细胞分裂是人命体增殖的必经经由，剖析该经由的发生、调控和演化机制一直是人命科学限度的前沿，亦然完了细胞气运精确调控和东说念主工合成细胞的基础。真核细胞的分裂主要由肌动卵白（actin）和马达卵白（myosin）形成的肌动球卵白环（Actomyosin Ring）及内体分选复合物ESCRT（endosomal sorting complex required for transport）介导，而细菌的分裂则主要由骨架卵白FtsZ（微管卵白tubulin的同源物）形成的Z环（Z ring）来驱动。

近日，武汉大学人命科学学院杜世燊商议团队与好意思国NIH国度医学藏书楼Eugene V. Koonin团队在Nature Microbiology期刊发表了题为“Widespread photosynthesis reaction centre barrel proteins are necessary for haloarchaeal cell division”的商论说文。该商议发现古菌中庸俗保守的PRC-barrel卵白是FtsZ依赖型古菌分裂机器的要道组分，并初步揭示了它们的分子机制。德国佛莱堡大学教练、好意思国微生物学会会士Sonja Albers团队也得回了一样的发现，以背靠背的神情发表了题为“Proteins containing photosynthetic reaction centre domains modulate FtsZ-based archaeal cell division”的论文。古菌生物学群众Daniela Barrila教练对两篇论文进行了评论，觉得该发现是古菌细胞分裂限度的蹙迫冲破，为深远商议古菌细胞分裂机制及分裂机器的演化奠定了基础。

古菌在细胞口头与结构上和细菌相似，但在基因组复制、转录与翻译等遗传信息措置系统上更接近于真核生物，是与细菌及真核生物并排的第三种人命神情。多量古菌与细菌一样依赖FtsZ进行分裂，但一部分古菌不错像真核细胞一样通过ESCRT-III系统来完因素裂（图1）。连年来，跟着古菌生态功能与斥地后劲被迟缓揭示，其基本生理经由（如细胞分裂）的商议得到了前所未有的关爱和可爱。然则，与真核生物以及细菌比拟，东说念主们对古菌细胞分裂经由的了解还畸形少，其商议才刚刚起步。

图 1. 三界人命体的分裂系统。

在细菌中，FtsZ通过在细胞中部团聚形成Z环，招募数十个分裂卵白装置因素裂体（divisome）并指挥细胞壁的合成，引起细胞膜减轻，从而将细胞分红两个子细胞。固然多量古菌与细菌一样依赖FtsZ进行二分裂，然则大部分细菌分裂卵白在古菌中莫得同源物，迄今舍弃，东说念主们仅发现了FtsZ（FtsZ1与FtsZ2）畸形膜锚定卵白SepF三个古菌分裂卵白。因此，果决参与古菌细胞分裂经由的卵白是鞭策该限度上前发展的要道。针对古菌细胞分裂机器组分省略，调控法例不清的近况，杜世燊商议团队以沃氏富盐菌（Haloferax volcanii）为模子，开展FtsZ依赖型古菌细胞分裂机制的商议。商议团队当先构建了沃氏富盐菌的抒发文库，通过影印法（Replica plating）及细胞口头不雅察，筛选过量抒发后酿成细胞毒性并影响细胞分裂的卵白，发现一个名为HVO_1691的卵白在细胞中形成雷同于Z环的环状结构（图2）。随后，团队发现沃氏富盐菌基因组统共编码四个HVO_1691同源卵白，其中三个参与细胞分裂。因此，商议团队将这些参与细胞分裂的卵白定名为Cell division protein B（CdpB1-3）。其中，CdpB1（HVO_1691）是分裂必需基因，镌汰它的抒发水平导致细胞分裂及口头出现严重弱点；而cdpB2和cdpB3不错被敲除，但它们的缺失分散酿成显赫和隐微的细胞分裂弱点（图2）。

图 2. PRC-barrel卵白在古菌细胞分裂经由中默契蹙迫作用。

商议团队进一步商议发现，CdpB1与FtsZ的膜锚定卵白SepF成功互相作用，并且三个CdpB卵白形成一个复合物参与细胞分裂，但作用不同。比较基因组学分析和系统发育树裸露，CdpB卵白是PRC-barrel（Photosynthesis Reaction Centre barrel）卵白超眷属的成员，庸俗散播于各式古菌分支中。通过遗传学及细胞生物学实践，商议团队发现CdpB卵白的细胞分裂功能在其它嗜盐古菌中也庸俗保守。更为蹙迫的是，分析发现，古菌ESCRT细胞分裂系统中的要道卵白CdvA（Cell division protein A）的N-端也包含一个PRC-barrel结构域，标明PRC-barrel卵白在大部分古菌细胞分裂经由中默契蹙迫的作用。基于上述发现，商议团队提议了FtsZ依赖型古菌细胞分裂机器拼装的模子，并预见PRC-barrel卵白可能在人命鼻祖（Last Universal Common Ancestor, LUCA）中就运行参与细胞分裂。

图3. PRC-barrel卵白在古菌中庸俗散播。

要而论之九游会欧洲杯，该论文发现了一类庸俗保守的古菌细胞分裂卵白并初步揭示了其分子机制，增进东说念主们对古菌细胞分裂经由意志的同期，为细胞分裂机器的演化提供了新的见解，将鞭策古菌细胞分裂限度的发展。（起原武汉大学人命科学学院）