粟酒裂殖酵母酵母细胞分裂。

利哈伊大学和洛桑大学的一个多学科科学家团队发现并描述了裂变酵母细胞获得管状形状的新机制。

洛桑大学马丁实验室的实验生物学家在索菲·马丁 (Sophie Martin) 的带领下，利用光来激活转基因裂变酵母细胞内的过程。那里的团队成员在进行此类实验时，他们注意到某种蛋白质在被引入细胞时会从细胞生长区域移位。因此，他们联系了利哈伊大学物理系 Vavylonis 小组的负责人 Dimitrios Vavylonis，以找出原因。

“我们开始进行计算模拟，将细胞膜‘生长’与蛋白质运动相结合，并模拟了我们在与他们讨论后考虑的其他一些假设，”理论物理学家 Vavylonis 说。

这种多学科合作结合了建模和实验来描述一个以前未知的生物过程。研究小组发现并描述了一种简单的酵母细胞用来获得其形状的新机制。他们在最近一期《科学进展》上的一篇名为“分泌诱导质膜流动的细胞模式化”的论文中描述了这些结果。

图像描绘了膜流对细胞膜相关蛋白分布的影响。流动性低的蛋白质（绿色）与流耦合并从分泌区耗尽。学分：利哈伊大学和洛桑大学

Vavylonis 说，当细胞移动或生长时，它们必须在这些生长区域添加新的膜。膜递送的过程称为胞吐作用。细胞还必须将这种膜运送到特定位置，以保持方向感——称为“极化”——或以协调的方式生长。

“我们证明了这些过程是耦合的：局部过量的胞吐作用导致一些附着在膜上的蛋白质从生长区域移动（'流动'），”Vavylonis 说。“这些离开的蛋白质标记了非生长的细胞区域，从而建立了一种自我维持的模式，从而产生了这些酵母细胞的管状形状。”

这是第一次确定这种细胞图案化机制——细胞在其表面获得空间不均匀性的过程。

由博士后助理 David Rutkowski 带头的 Vavylonis 团队的模拟导致了 Martin 小组随后进行的实验测试。Vavylonis 和 Rutkowski 分析了实验结果，以确认他们在模拟中注意到的蛋白质分布与从活细胞实验中收集的数据相匹配。

该团队表示，这项工作可能对研究与细胞生长和膜运输相关的过程的研究人员特别感兴趣，例如神经生物学家和研究癌细胞过程的研究人员。

“我们的工作表明，生物系统中的模式通常不是静态的，”Rutkowski 说。“模式通过涉及持续流动和周转的物理过程建立起来。”

“我们能够为膜流图案化模型提供支持，”Vavylonis 说。“最终，马丁小组能够利用这些知识来设计形状可以通过光控制的细胞。”

参考文献：Veneta Gerganova、Iker Lamas、David M. Rutkowski、Aleksandar Vještica、Daniela Gallo Castro、Vincent Vincenzetti、Dimitrios Vavylonis 和 Sophie G. Martin 于 2021 年 9 月 17 日撰写的“分泌诱导的质膜流动的细胞模式化”，科学进展。
DOI：10.1126/sciadv.abg6718