发布时间：2024-03-06 17:01:40 栏目：精选百科
研究人员 2 月 29 日在《细胞报告》杂志上报道称，高尔基带(一种以前被认为是脊椎动物独有的细胞器结构)也存在于动物类群中，包括软体动物、蚯蚓和海胆。高尔基带的功能仍然是个谜，但它在不同动物谱系中的存在表明它的功能并不像以前认为的那样是脊椎动物特有的。研究小组还显示高尔基带在胚胎发生过程中的特定时间点形成，这表明它们可能在细胞分化中发挥作用。
“高尔基带是一项非常古老的创新，它的应用范围比之前想象的要广泛得多，”资深作者、Stazione Zoologica Anton Dohrn 的细胞生物学家 Francesco Ferraro 说。“目前还不清楚为什么需要这个结构，但它已经保存了 6 亿多年并且仍然如此广泛，这一事实表明它的功能确实非常重要。”
高尔基复合体普遍存在于真核生物中，但它们的整体组织各不相同。细胞器由成堆的膜囊组成，它们处理和包装蛋白质，以便将蛋白质运输到细胞的其他部分或从细胞中排出。单细胞真核生物往往具有单个高尔基体堆叠，而植物、真菌和一些动物具有多个散布在细胞质中的高尔基体堆叠，而其他动物则具有多个高尔基体堆叠，这些高尔基体堆叠连接形成带状结构。
细胞生物学家目前的共识是，高尔基带是脊椎动物所独有的，但当费拉罗的团队在海胆胚胎中观察到带状高尔基体时，他们开始研究高尔基带在非脊椎动物中的常见程度。为此，研究人员调查了各种动物类群和密切相关的单细胞真核生物代表的高尔基体结构。
他们发现高尔基带存在于脊椎动物和无脊椎动物中，包括软体动物、环节动物(例如蚯蚓)和棘皮动物(例如海星和海胆)。然而，高尔基带并不存在于节肢动物、线虫或更原始的动物类群中，例如海绵和栉水母。基于其分散但广泛的出现，研究人员认为高尔基带只进化过一次——大约 6 亿年前，所有刺胞动物和两侧对称动物的祖先，其中包括除海绵、栉水母和长生动物之外的所有动物——但随后就消失了在一些两侧对称动物谱系中，包括线虫和节肢动物。
“高尔基带的出现早于椎骨谱系的进化和多样化，这意味着它的进化并不是为了对脊椎动物的细胞生理学做一些特定的事情，”费拉罗说。
接下来，研究小组想要探索高尔基带形成和进化背后的机制。在哺乳动物细胞中，当多个高尔基体堆叠通过分子系链连接在一起时，就会形成高尔基带，分子系链包括连接相邻高尔基体堆叠的“GRASP”蛋白和充当 GRASP 蛋白锚点的“高尔金”蛋白。研究人员从之前的研究中得知，丝带的形成需要 GRASP 与两个 golgins 中的任何一个结合，并使用 AlphaFold2 模型，他们推断出这些锚点可能在不同时间进化：他们的分析预测，一个锚点在所有生物的共同祖先中进化。多细胞动物，而与其他高尔金的结合似乎是在刺胞动物(即海葵、珊瑚和水母)和两侧对称动物的共同祖先中进化而来的。
高尔基带的功能仍然是个谜，但研究人员怀疑它参与胚胎发生过程中的细胞分化。通过分析海胆(Paracentrotus lividus)、海鞘和文昌鱼发育过程中的高尔基体动力学，他们发现高尔基体堆叠在前几轮细胞分裂期间保持分离，但它们在胚胎发生过程中的特定点连接形成集中的高尔基体带。
“这些集中的高尔基带的形成发生在原肠胚形成之前，这是胚胎确定不同组织的命运和动物身体计划的发育阶段，”费拉罗说。“基于这种保守的形成时间，我们提出高尔基带可能在胚胎发育和分化中发挥作用，这是以前没有人考虑过的。”
费拉罗说，现在，研究人员正在“测试丝带实际上与差异化有关的想法”。了解高尔基带的功能可能具有重要的医学意义，因为众所周知，高尔基带会分解并导致神经退行性疾病、癌症和某些病毒感染的病理学。
“色带拆卸与许多人类疾病有关，因此，如果我们了解其功能是什么，也许我们可以更好地了解这些疾病的原因，”费拉罗说。
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