Nature最新：细胞“土木工程”

　　

生物通报道：一个完整细胞是一个自我组装和自我复制的体系，基因组中包含了构建这一高度复杂“机器”的全部信息指令，不同的细胞类型，和不同的发育阶段，细胞获得，阅读和解密这些信息的方式并不相同，现代生物学对于细胞构造和功能的调控方式十分好奇，也获得了许多相关的成果。

1月28日新鲜出炉的Nature杂志副刊聚焦于：“Building a Cell”，从多个方面诠释了细胞的“土木工程”研究，其中包括社论文章一篇，以及综述文章五篇。

这篇社论中，Deepa Nath等人提到，活细胞是一个自我组装，自我复制，能应答环境的复杂“机器”，这一“机器”接受来自细胞遗传信息的指令，并在细胞的不同发育时期和分化时期，有不同的接受信息，阅读信息和解读信息的方式。

在细胞分裂之前，细胞首先要复制出一套新的遗传信息物质，在综述文章中，Bloom和Joglekar分析了染色体是如何能精选的分裂，并分离到子细胞中的，并且讲解了这一过程中，蛋白，主要是细胞核中的组蛋白是如何组装的。这一包装过程能调控细胞表达，在另外一篇综述中，Ho和Crabtree讨论了在细胞发育与分化过程中，组蛋白组装的情况。在真核细胞中，编码蛋白的基因能转录成mRNAs前体，这包含了非编码区域，正如Nilsen和Graveley在综述中提到的一样，这些非编码区域必需在RNA翻译成蛋白之前被剪切，这个过程就是可变剪接的过程。

细胞中的亚细胞形状，运动和位置都取决于结构蛋白，Fletcher和Mullins在一篇综述中分析了这些蛋白的调控规则，在一个称为内吞作用的细胞过程中，细胞膜的组成能够融入细胞质中，这有助于细胞捕获细胞外环境中的因子，Scita和Di Fiore在综述中讨论了这一相关的问题，分析了内吞作用在细胞信号网络中的重要作用。

细胞的自我装配，也就是某种装配规则作用下的结果，从而形成一个符合装配规则的功能体，但是这里强调一个“自我”，即这种装配动作是自装配，应该是细胞在装配的开始的时候，首先具有的是一个可以解析装配规则的核心部分，才能实现按规则的自装配。而从生物学上来讲，就是DNA的那些螺旋组合，既是规则，也是开关，对细胞的功能进行控制和约束。

细胞所采取的制造它自身零件的策略——从而复制和修复它自身——是基于两个思想。第一个是，使用单一的、概念化的直接化学过程——聚合——去制造大的、直线型的分子。第二个是制造自身本能的折叠成为具有功能的三维结构的分子。这两部分策略不需要一个困难和复杂的三维“抓取和放置”装配过程：它仅仅把珠子（例如氨基酸）串成项链（多肽），并且使项链自我装配成一台机器（蛋白质）。这样，最终的功能三维结构的信息变成了珠子顺序的编码。细胞中最重要的三类分子——DNA、RNA和蛋白质——全都是基于此策略而制造出来的；蛋白质随后制造出细胞中的其他分子。在许多实际情况下，蛋白质自然的和其他分子——蛋白质、核酸、小分子——联合起来形成更大的功能结构。作为一个制造复杂的三维结构的策略，这种在不同分子自我装配水平上的直线合成方式具有无与伦比的效率。

总而言之，这些综述文章给我们介绍了细胞组装和功能方面的一些重要研究成果，细胞通过合作而形成生物体上各种不同的功能组织，各司其职，造就了这一令人惊叹的“精妙艺术”。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Editorial
Building a Cell free access
Deepa Nath, Ritu Dhand & Angela K. Eggleston

doi:10.1038/463445a

Reviews
Towards building a chromosome segregation machine
Kerry Bloom & Ajit Joglekar

doi:10.1038/nature08912

Expansion of the eukaryotic proteome by alternative splicing
Timothy W. Nilsen & Brenton R. Graveley

doi:10.1038/nature08909

The endocytic matrix
Giorgio Scita & Pier Paolo Di Fiore

doi:10.1038/nature08910

Chromatin remodelling during development
Lena Ho & Gerald R. Crabtree

doi:10.1038/nature08911

Cell mechanics and the cytoskeleton
Daniel A. Fletcher & R. Dyche Mullins

doi:10.1038/nature08908