Cell最新技术：探索内部机制的利器

这一图片演示了研究人员探索蓝藻组装的步骤

　　来自美国加州大学伯克利分校，能源部联合基因组研究所(DOE JGI)的研究人员首创了一种先进的可视技术，解析了几乎遍布地球每一个生态系统的一种生物：蓝藻的内部结构，这将有助于了解细菌生理作用机制，以及促进纳米科技的发展。

　　这一研究成果公布在11月的Cell杂志上，文章的通讯作者是原DOE JGI研究员Cheryl Kerfeld，她现就职于密歇根大学以及加州大学伯克利分校。她表示，“蓝藻羧酶体(carboxysome)不同于真核细胞器，是从内向外组装装配的”。

　　虽然蓝藻通常被称为蓝绿藻(blue-green algae)，但这个名词并不恰当，因为藻类具有复杂的膜结合隔间结构，也就是细胞器，比如叶绿体，这种细胞器能进行光合作用，而蓝藻则同其它所有细菌一样，缺乏膜结合细胞器结构。它们大部分的细胞机器，包括DNA在内都是 漂浮在细胞质膜上。不过它们也有基本的分区用于特殊功能的执行。

　　为了追踪蓝藻carboxysome的组装过程，文章第一作者Jeffrey Cameron开发了一种Kerfeld称之为“开启羧酶体生物合成的诱导系统”。首先他们构建了聚球蓝藻(Synechococcus cyanobacterium)突变株——其构建羧酶体的基因已被破坏，然后研究人员又将各个标记了荧光标记的敲除基因引入。这样就能捕获细菌的延时数字成像图片，这个技术被称为时差显微技术(time-lapse microscopy)。

　　而且研究人员还利用透射电子显微镜(transmission electron microscope)获得高分辨率静态成像图片，解析羧酶体构建的中间过程。通过这些详细的图片，研究人员发现了每个敲除基因产物的特殊作用，以及细菌是如何构建起羧酶体的时间表。同时研究人员还指出，其它细菌可能也是同样的方式由内向外构建不同类型的分区。

　　这是科学家们首次能够观察到活细胞中细菌细胞器，Kerfeld指出，这种成像技术不仅是以前方法的一大进步，而且也有对这项工作产生了深远的影响。

　　“这一研究结果了解羧酶体中酶组装提供了线索，而且也有助于解析这对于二氧化碳固定的作用，”Kerfeld说。此外，这一发现有助于研究人员更好地了解这个神秘结构的工作机制，并且将其应用到设计合成纳米级反应器。