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小试牛刀,介绍一个科学进展

已有 2749 次阅读 2017-4-28 20:02 |系统分类:科普集锦| 干细胞, 科学家, style, 细胞交流

“如果有来生,要做一棵树,站成永恒。”这首三毛的诗歌深植于广大青年的记忆中,也揭示了植物们的部分生活习性。成为一颗树的必经之路是什么?偶遇天敌不能躲避,风雨中岿然不动,在哪里生根发芽,便在哪里走完一生。那么,植物们在不断变化的环境中是如何生存的,这一命题是历代科学工作者们的研究兴趣所在。即使遭遇逆境也不能逃跑,植物确实有它独特的生存秘诀---依赖不间断的细胞分裂完成对环境的适应。科学家们把这部分存在于生长的茎尖和根尖中不断产生新细胞的组织称为分生组织。直到在2000年左右,科学家们将视角集中到能够维持分生组织的发育可塑性和活跃的细胞分裂特性的一小团干细胞处。这些干细胞与其中的组织中心(organizing center)细胞构成的干细胞微环境向我们揭开了植物们拥有卓越的百年长寿品质的奥秘。

以模式植物拟南芥为例,其根尖干细胞微环境因其清晰的结构成为研究干细胞微环境调控的优良系统。拟南芥的根尖干细胞微环境由位于中央的4个几乎不分裂的静止中心(quiescent centerQC)和围绕的一层干细胞组成。Ben Scheres研究组通过将干细胞微环境中的QC激光敲除后,发现QC通过直接的细胞交流来维持周围干细胞的特性。而位置信息决定了QC的形成,QC细胞并没有遗传意义上的特殊性,它特化的功能是由所处位置产生的信号决定的。这个信号是什么便成了科学家们想要解开的谜题。其中的一个假说是生长素提供的长距离信号决定了QC的位置,围绕其展开的研究显示许多转录因子和小肽都在维持根尖干细胞微环境中发挥功能。近年来关于细胞通讯的研究发现大多数转录因子都是通过胞间连丝进行转运的,最近一篇新发表的研究成果就以此为切入点,对细胞交流介导干细胞微环境的调控进行了直接的研究。他们设计了一个能够堵塞胞间连丝的系统,即利用QC特异性表达的启动子,启动一种独特的胼胝质合成酶,在胞间连丝两侧大量合成胼胝质,从而成功地对胞间连丝进行人为调控,特异性地阻断QC与周围干细胞的胞间信号交流。利用这个系统,在时间和空间尺度上对QC与周围干细胞间信号的传递进行精确调控,证实了胞间的共质体信号能够通过控制局部生长素合成对该区域的稳态发挥直接调控功能。研究结果显示QC和周围干细胞间的共质体信号被堵塞后,局部生长素合成受到抑制,根尖干细胞区域生长素峰值不能维持,而且关键调控因子PLT QC 区域富集的浓度梯度也被破坏。有趣的是,这种影响似乎只局限于干细胞和周围的有限区域。而外源施加NAA或者在QC 区域特异地表达IAAm能够很大程度恢复QC 的未分化状态,并挽救根冠干细胞的分化表型。该研究对胞间信号对维持根尖干细胞微环境稳态的至关重要的功能提供了直接证据,并探讨了由生长素调控的干细胞维持机制中,共质体交流作为起始信号提供细胞间的互相位置信息,进而指导生长素和PLT的局部峰值来抑制干细胞分化,并反馈调节加强位置信息的相关机理。


习作一篇,第一次写这样的介绍,如果要朝科普作者方向发展,我还有很长的路要走!欢迎大家指点!




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