自组织的生物结构

研究结果揭示背后的机制“自组织”——生物结构的一个重要特征。

生物体是由各种结构包括肌肉、内脏、大脑,都是通过一个称为自组织过程。在发表在在线杂志的一项研究中,细胞的报道,该研究小组检查主轴装置自组织的方式。纤维组成的分子称为微管,这种结构负责隔离子细胞之间的染色体。

世界各地的研究人员感兴趣的纺锤体形成的机制,因为如果染色体隔离不正确在人类细胞,这个过程可以导致癌症或先天缺陷。先前的研究已经确定了分子马达和一系列其他分子参与纺锤体的形成。但是某些基本数据失踪,特别是关于微管的数量之间的关系和纺锤波的大小和形状

使用荧光显微镜,小君高木涉早稻田大学和他的同事观察到自组织纺锤波水生鸡蛋的青蛙。根据他们的观察,团队中一个简单的数学模型描述的大小和形状之间的关系主轴装置和微管的密度和数量。这个成功的关键参数的表征,确定主轴结构中自组织特别有用在理解“自组织”的物理机制有序结构。

研究的背景和目的
生物体是由各种结构包括肌肉、内脏、大脑,都是通过一个称为自组织过程。在目前的研究中,我们的重点是主轴装置,结构负责子细胞染色体之间的隔离。自组织形成的主轴装置,通过分子马达辅助组合和取向纤维的聚合物称为微管。许多世界各地的研究人员一直在研究纺锤体形成的机制,因为如果染色体隔离不正确,它可以导致癌症或先天缺陷。先前的研究已经确定了分子马达和一系列其他分子参与纺锤体的形成。某些基本数据失踪,但是,尤其是在微管的数量之间的关系和纺锤波的大小和形状。我们的目的是调查这些参数之间的定量关系通过物理技术。

在研究技术开发
轴器假设3 d结构,在中期,它看起来就像一个橄榄球。虽然大多数以前的研究使用荧光显微镜观察纺锤波二维数字化,我们采用3 d使用共焦荧光显微镜观察为了更准确地确定纺锤波的大小和形状。由于三维观测方法,我们能够进行定量分析的三维不对称畸形的纺锤波。此外,荧光标记微管允许精确测量轴的体积和在每个纺锤体微管的数量和密度。

从研究结果和结论
我们的3 d中期纺锤波的观察,自组织在非洲爪蟾蜍卵提取物显示轴形状和微管密度是常数锭子无论大小,而主轴大小与微管数量。我们定量定义了主轴形状和微管密度,在此基础上我们成功地推导出一个简单的方程描述所有的参数之间的关系。方程中,主轴大小是由微管数量除了其他参数主轴大小(即独立的。纺锤体的形状和微管密度)。

当主轴使用玻璃微切成两个片段,每个片段恢复原来的轴形状和微管密度在5分钟的降低(图3)。这表明纺锤体的大小和轴之间的独立协会形状或微管密度维持甚至降低碎片。对于微管数量在每一个片段,这是由于切割和减少一半或更多,同时,每一个片段都成为小于原来的主轴。这些研究结果再次表明保护主轴之间的相关性大小和微管数量的减少碎片。此外,当两个切片段被允许接触对方,他们融合在一起,最终成为一种类似前一个的单轴切割(图3)。

这些结果表明主轴大小与微管数量,和纺锤体形状和微管密度动态维护和影响的物理干预“切割”。

潜在的普遍研究的影响和社会意义
我们成功的特性的关键参数,确定主轴结构自组织中是特别有用的在理解“自组织”的物理机制有序结构。它也将帮助阐明染色体隔离恰恰是如何实现的,这是非常重要的生物以及医学的观点。我们相信,我们的研究结果提供线索的自组织机制在其他生物结构,最终,将促进设计的人工结构利用生物材料。

这里的研究报告进行金融支持的科研补助金。研究结果已发表在一篇题为“使用精密控制分析控制脊椎动物减数分裂纺锤体大小的细胞的报道,从细胞出版社一个在线杂志。