Cajal body
(2012-07-04 11:40:18)
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杂谈 |
哈氏小体
哈氏小体的结构发现在人类胸腺髓质中,形成了从嗜酸性颗粒细胞死亡后网状上皮细胞排列同心。它们被称为Arthur Hill Hassall,1849年发现它们。 哈氏小体的功能目前尚不明暸,缺乏这种结构在小鼠胸腺限制了机械式清扫。据了解,哈氏小体是一个有力的源细胞因子TSLP。在体外,TSLP指示成熟树突状细胞,并增加了树突状细胞转化幼稚胸腺到Foxp3 +调节性T细胞的能力。
哈氏小体大小不一,直径从20到100微米以上,而且往往随着年龄的增长较大。
[编辑]卡哈氏体
卡哈尔体(Cajal body)或译柯浩体,是存在于细胞核里的细胞器。 卡哈尔体是相当具保留性的核细胞器。到目前为止,在脊椎动物、果蝇、酵母菌, 以及植物中均发现存在卡哈尔体。尽管卡哈尔体被发现已经100多年,卡哈尔体的确切功能还不是很明朗。 初步证据显卡哈尔体可能与参与mRNA剪接的“snRNA-蛋白质复合体”的成熟有关。
1903年,西班牙医学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔用高尔基染色法在兔和人的神经元细胞核内发现着色的除核仁外,还有一个黑点,他称之为“核仁附属体” (nucleolar accessary body)。之后一些科学家在其他生物的细胞核发现类似的结构,并给以不同的名称。直到1999年,美国细胞生物学家Joseph G. Gall建议将这些相同的核细胞器重新命名为“卡哈尔体“以纪念它的发现者。
真核生物的细胞质里有一个著名的胞器,是以发现者的姓氏来命名,称为高基氏体(Golgi apparatus)。这位Golgi先生是谁呢?Golgi是1906年的诺贝尔生理医学奖的得主,跟Golgi同年一起得奖的还有一位西班牙的神经细胞学家Cajal(依西班牙文j应该念成[h],所以读作“卡侯”),得奖的原因是为了表彰两人对于研究神经细胞微细构造的贡献。Golgi率先发现了高基氏体,细胞生物学家们后续研究发现高基氏体在蛋白质的合成分泌以及糖化反应上,扮演了关键的角色,高基氏体也成为中学生物课本上都会提到的构造。无独有偶,Cajal也发现了一个在细胞核里的构造,但是好像从没在教科书上看过--那到底是什么呢?
[编辑]历史
在1903年时,Cajal用硝酸银当染剂,发现神经细胞的细胞核中有一个染色极深的构造,通常还跟核仁连在一起,所以他把这个构造称为核仁的“辅助体”(accessory body)。 或许受限于当年科技的不够进步以及讯息传播的不普及,虽然看到了一个新东西,但是到底这个辅助体有什么生理功能,则没有人知道。 半个世纪过去,1954年时有位美国人Gall研究蝗虫卵细胞与细胞核的基因表现,他观察到卵核中在有一种球状的小构造,于是称之为“球体”(sphere)﹔随后又有人发现在哺乳动物细胞株的核中也有一个“缠卷体”(coiled body)构造,在电子显微镜下呈现一团缠绕卷曲的样态。但是,截至这个时候为止,大家都是发现某个未知构造与进行型态上的描述,到底这些构造在细胞里头扮演什么样的角色,则仍是个大问号。
科学知识的拓展通常跟关键技术的突破有关。有人发现在某种自体免疫疾病患者身上分离出的血清,含有能够专一辨识这个“缠卷体”的抗体,借由这种抗体之助,研究人员分离了这个抗体所识别的蛋白质,将它称为coilin,更进一步去筛选基因库选殖到相对应的基因,于是有了coilin这一个特有的标记可供识别。后续研究发觉原来先前Cajal, Gall 以及其他人看到的细胞核内构造,通通都含有coilin,本质上都是同一类的东西,为了避免不同名称造成误会与混乱,并且纪念最初的发现者,于是就统一称之为卡侯氏体(Cajal body)。 借由萤光显微镜以及不同抗体的染色,还有利用核酸的原位杂合反应(in situ hybridization),科学家可以探讨哪些物质在细胞核里会跟coilin聚在一起,结果发现卡侯氏体的成分十分复杂:有属于核仁成分的 snoRNA与蛋白质,有负责合成各种RNA的三大类RNA聚合酵素,有基因活动不可或缺的某些蛋白质转录因子,有mRNA要剪接所需的核酸与蛋白质复合体snRNP的各个成分,还有要把mRNA加上poly(A)尾巴所需的蛋白因子。我们知道基因要表现,第一步是把DNA上的密码转录成mRNA作为中间媒介,卡侯体内有这个转录过程所需的重要蛋白质因子;从DNA转录出的RNA要经过剪接跟加上尾巴才完全成熟变成mRNA,进行这些修饰反应的酵素与蛋白质也都可以在卡侯体中发现;mRNA最后跑到称为蛋白质工厂的核糖体去合成有功能的蛋白质,核仁是建造核糖体的主要基地,而核仁的成分也同时存在卡侯氏体中。如此看来,就组成成分而言,卡侯氏体似乎就是一个样样都要插手参一角的东西。 染色观察是静态探讨某个稳定态(steady state)的状况,有人利用显微注射或载体,把经过萤光标记的上述各种蛋白质或核酸分子送到细胞中,然后利用显微镜截取不同的时间点追踪这些萤光标记分子的行踪,就可以了解动态的变化。结果研究人员发现属于核仁成分的分子,在进入细胞后会先出现在卡侯氏体中然后才跑到核仁去;如果是要对mRNA进行剪接修饰的分子,在跑去一般公认mRNA转录的位置之前,也一样先会集中在卡侯氏体里,随后才离开。如此看来,这些路径都要经过卡侯氏体,卡侯氏体跟核仁以及 mRNA的代谢还应该真有某种关联存在。
整合了这些资讯,在1999年有人为卡侯氏体的生理功能提出了一个大胆的模型--就像蛋白质的合成是在核糖体这样一个巨大的核酸与蛋白质共组的构造,细胞核内基因转录所需要的各种分子也会聚集组成一个庞大复合体,称为“转录体”(transcriptosome),而卡侯氏体就是这些转录体的装配厂与集散地,所以不管是要去核仁的、要去进行一般基因表现的,通通都先在卡侯氏体中组装好,然后再发配到各自的目的地去,进行个别不同的功能。既然卡侯氏体是装配厂,所以其中会看到各种纷杂的零件成分;因为转录体是个庞大复合体,所以解释了为什么聚合酵素、转录因子跟剪接修饰的蛋白质通通都会在一起;因为转录体要先组装,完成后才会输送到各自不同的目的地去,先前看到这些分子在前往最终目的地前都先出现在卡侯氏体中,也就好像讲得通了。
从Cajal看到一个新的结构,一直到终于有一个模型假说出现,其中跨越了将近一个世纪。不管这个模型到底是不是正确的,至少现在研究人员就可以去预测可能看到的现象,设计实验去观察与验证,不至于东挖挖西敲敲,摸索老半天仍在边缘兜圈子。这个提出转录体模型的人是谁呢?他--也是倡议跟统一卡侯氏体命名的人--美国细胞生物学家Joseph Gall,正是1954年在蝗虫卵中发现球体/卡侯氏体的那位Gall。大家说科学进展神速,可是之前卡侯氏体的科学进展,则是科学家们以五十年为一个单位探索前进哪。老板看到我在列印摘要与投影片准备书报讨论课上台报告,知道我分配到的题目是卡侯氏体,跑过来问我知不知道这位J. Gall是谁。原来Gall就是老板三十年前在耶鲁大学接受博士后训练时的指导教授!(老板的老板,Gall算是我的师祖啰?)老板说:Gall已经七十多岁了,前几年主动从耶鲁大学退休,跑去马里兰州夙负盛名的研究机构Carnegie Institution去。他当时问Gall为何要跳槽,Gall表示以他的身份在留在耶鲁,除了研究之外会有太多教学行政杂务使他分心,因此要去一个可以让他好好作研究玩实验的地方。或许就是有这样以古稀之年,还在实验台上亲自动手作实验为乐的科学家,才有办法耐住寂寞,以数十年为期,一步步解开旁人难懂的奥秘。

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