单细胞真核生物最快生物运动背后的分子基础

安东尼·范·列文虎克 (Antonie van Leeuwenhoek) 在 1676 年 10 月 9 日写给皇家学会的著名信中，将单细胞真核生物 ( Vorticella ) 及其令人着迷的超快细胞收缩描述为第一组发现。这种由 Ca 2+依赖机制触发的超快细胞收缩不同于肌动蛋白-肌球蛋白和动力蛋白/驱动蛋白-微管蛋白系统中发现的三磷酸腺苷 (ATP) 依赖机制。

Spirostomum是一种毫米级单细胞原生生物属，以其像Vorticella一样令人难以置信的快速运动而闻名。由于它们的超快收缩，它们能够进行生物界中一些最快的运动。然而，尽管进行了大量研究，这种超快细胞收缩背后的分子机制长期以来一直是个谜。

近日，中国科学院水生生物研究所(IHB)苗伟研究员课题组通过描述螺孔藻超快收缩背后的分子基础，解开了这一谜团。该团队的研究发表在《科学进展》上。

在这项研究中，研究人员利用他们之前建立的基因组组装管道获得了螺旋口属的高质量基因组。他们发现收缩结构是一种网状收缩纤维系统，由两种巨蛋白和两种 Ca 2+结合蛋白组成。他们使用 RNAi 验证了巨蛋白的功能。

超分辨率成像显示，网状收缩纤维系统与微管细胞骨架、线粒体和内质网 (ER) 耦合，非常符合螺旋口细胞重复超快收缩和伸展的生物学和物理需要。

“实际上，我们的研究为研究非模式原生生物提供了有价值的参考，涵盖了从基因组到分子研究的各个方面，”苗教授说。

该研究对于理解超快细胞收缩的分子机制具有重要意义，并为超快收缩微机械的仿生学、设计和构建提供了良好的蓝图。