生物通報道：在標準的生物學課本上，細胞被描述為一種內(nèi)涵均等的生物質(zhì)體，但是在真實生命中，其實細胞是有前端和后端，頂端和底端區(qū)別的，而且這種極性作用重要，比如決定了酵母細胞在哪一端出芽。
幾年前，托瓦斯醫(yī)學研究所的李容（Rong Li，音譯）博士曾揭示了酵母中建立這種細胞極性的基礎生物學機制的許多詳細內(nèi)容，近期他們又與堪薩斯大學醫(yī)學院的研究人員發(fā)表了題為“Flippase-mediated phospholipid asymmetry promotes fast Cdc42 recycling in dynamic maintenance of cell polarity”的文章，利用一種顯微技術，結合*的計算方法，發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的新型分子開關。這一成果公布在Nature Cell Biology雜志上。
這項研究發(fā)現(xiàn)酵母中的一種酶能開啟一種特殊機制，推動磷脂（phospholipids）分子從細胞外翻轉到細胞內(nèi)來，而且研究人員發(fā)現(xiàn)這種精細復雜的機制不僅僅存在于酵母中，哺乳動物也存在。這就為探索細胞極性發(fā)生的機制打開了新的一扇窗，也將有助于解析肝臟細胞如何產(chǎn)生極性，以及在疾病中的作用機制。
文章的通訊作者是斯托瓦斯醫(yī)學研究所的李蓉教授，這位華裔女科學家的教育背景幾乎都是在*的高校中完成：1988年畢業(yè)于耶魯大學，1992年加州大學舊金山分校獲得博士學位，之后到加州大學伯克利分校進行博士后研究，1994年進入哈佛醫(yī)學院。她表示，“細胞極性對于解析大多數(shù)細胞的特殊功能具有重要意義”，“我們的這一發(fā)現(xiàn)將提供更多的機制線索，我們也希望其他研究員能從這項研究中獲益，用于細胞研究中。”
幾十年前，科學家們認為細胞極性也許是由外部因素，比如細胞外的空間化學信號決定的，但是研究人員通過長期的觀察，發(fā)現(xiàn)細胞無需外部信號，也能進行極化，這說明細胞內(nèi)部具有極化和出芽能力。
這項研究提出了解析這一過程的一個重要機制，細胞膜內(nèi)的一種分子——Cdc42扮演了重要的調(diào)控作用，在一個非極性細胞中，Cdc42隨機的分布在細胞膜上和細胞內(nèi)，而當被激活的時候，這一分子就會刺激細胞骨架微絲的形成，從而引導自由懸浮的Cdc42聚集到細胞膜上Cdc42所在之處。細胞膜上某些部分的Cdc42就比其它地方更多了，微絲就能開啟這一過程，zui終細胞會在Cdc42高濃度處進行出芽。
當然這一過程并不如上述的那么簡單，為了能準確的觀察到這一過程，研究人員采用了的熒光漲落譜方法（Fluorescence Fluctuation Spectroscopy，生物通譯），這一方法能通過分析微小探測區(qū)域內(nèi)的熒光漲落信號，獲得粒子亮度、擴散系數(shù)以及溶液濃度等信息，如果加入Monte Carlo模擬方法，就能有效去除低亮度、高濃度背景組分自熒光和均勻分布系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的影響。
這項研究為更好的理解所有類型中的細胞極性提出了新觀點，也證明了新型研究技術的有效作用，這些都將幫助研究人員進一步探索細胞的分子機制。下一步這一研究組將進一步了解翻轉的分子機制。
李容教授研究組的研究重點包括：I.細胞極性的確立（Establishment of cell polarity）；II.胞漿移動（Cytokinesis）；III. 細胞運動和形態(tài)發(fā)生（Cell motility and morphogenesis）。他們曾發(fā)表多篇重要的研究論文，比如他們曾發(fā)現(xiàn)細胞對抗干擾其基本分裂過程的秘密，這一發(fā)現(xiàn)也許解釋了癌癥細胞如何能逃避機體天然防御機制，以及*過程的。
（生物通：張迪）
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Flippase-mediated phospholipid asymmetry promotes fast Cdc42 recycling in dynamic maintenance of cell polarity

Lipid asymmetry at the plasma membrane is essential for such processes as cell polarity, cytokinesis and phagocytosis1, 2, 3. Here we find that a lipid flippase complex, composed of Lem3, Dnf1 or Dnf2 （ref. 4）, has a role in the dynamic recycling of the Cdc42 GTPase, a key regulator of cell polarity5, in yeast. By using quantitative microscopy methods, we show that the flippase complex is required for fast dissociation of Cdc42 from the polar cortex by the guanine nucleotide dissociation inhibitor. A loss of flippase activity, or pharmacological blockage of the inward flipping of phosphatidylethanolamine, a phospholipid with a neutral head group, disrupts Cdc42 polarity maintained by guanine nucleotide dissociation inhibitor-mediated recycling. Phosphatidylethanolamine flipping may reduce the charge interaction between a Cdc42 carboxy-terminal cationic region with the plasma membrane inner leaflet, enriched for the negatively charged lipid phosphatidylserine. Using a reconstituted system with supported lipid bilayers, we show that the relative composition of phosphatidylethanolamine versus phosphatidylserine directly modulates Cdc42 extraction from the membrane by guanine nucleotide dissociation inhibitor.

李容簡介：
          
Rong Li joins the faculty of Harvard Medical School in 1994. She graduated  from Yale University, receiving both B. S. and M. S. degrees in 1988. In 1992, she earned her doctorate degree from the University of California, San Francisco. Prior to being appointed Assistant Professor of Cell Biology, Dr. Li carried out postdoctoral research at the University of California, Berkeley.
研究重點：I.細胞極性的確立（Establishment of cell polarity）

          II.胞漿移動（Cytokinesis）
          III. 細胞運動和形態(tài)發(fā)生（Cell motility and morphogenesis）

來源：生物通