荧光成像与冷冻电镜断层扫描联用：揭示耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans）细胞分裂奥秘

在细菌细胞分裂与细胞壁结构关系的研究中，研究人员结合荧光显微镜与冷冻电镜断层扫描技术，对耐辐射奇球菌（D. radiodurans）的分裂过程展开研究。结果揭示了其细胞壁结构组成、独特分裂机制等，有助于理解细菌增殖，探索该分裂模式的进化意义。

　　在细菌中，细胞分裂与细胞外膜的结构密切相关。耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans）是一种以极强辐射抗性而闻名的细菌，其细胞外膜复杂，由多层结构组成。本研究将先进的荧光显微镜技术与冷冻电子断层扫描技术相结合，揭示了耐辐射奇球菌细胞外膜各层的组成和结构组织，还发现了驱动其独特分裂模式的机制。这种独特的分裂模式是两个隔膜从细胞相对两侧向内生长。这些发现增进了我们对细菌增殖所必需的基本过程的理解，也引发了关于这种不寻常分裂模式的进化优势及其在该生物体强大抗逆性中作用的思考。
细胞分裂是一个基本的生物学过程，能让一个母细胞产生两个子细胞。在有细胞壁的细菌中，已报道了不同的细胞分裂模式，这些模式与独特的细胞形状密切相关。在所有情况下，细胞分裂都包含隔膜形成这一步骤，即新的分裂细胞壁生长，随后两个子细胞分离。耐辐射奇球菌是一种球形细菌，被一层厚且特殊的细胞外膜保护着。据报道，它采用一种独特的隔膜形成方式进行分裂，两个隔膜从细胞相对两侧出发，以平坦的前沿生长，直至在细胞中部相遇并融合。在本研究中，研究人员将活细菌的常规和超分辨率荧光显微镜技术与细菌薄片的原位冷冻电子断层扫描技术相结合，来研究耐辐射奇球菌的隔膜形成过程。这项工作对以下几方面提供了重要见解：一是该细菌细胞外膜的复杂结构和多层组成；二是其不寻常的 “滑动门” 式隔膜形成过程；三是隔膜闭合背后的事件顺序和分子机制，包括依赖 FtsZ 的肽聚糖层的合成，该肽聚糖层使生长中的隔膜变硬、变直。