研究人员报告蓝藻中新的细胞大小调节机制

发布时间：2023-03-26 20:10:06 栏目：生活

导读 蓝藻是地球上已知最早的含氧光合生物，它们在环境和地球生命的进化中发挥了决定性的作用。不同蓝藻物种的细胞形态和细胞大小差异很大，但每

蓝藻是地球上已知最早的含氧光合生物，它们在环境和地球生命的进化中发挥了决定性的作用。不同蓝藻物种的细胞形态和细胞大小差异很大，但每个物种都有可遗传且独特的细胞形态和细胞大小，这些形态和细胞大小在几代人中稳定地保持。这种稳态的潜在机制尚不清楚。



在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，由中国科学院水生生物研究所(IHB)张成才教授领导的研究小组报告了一种新的细胞大小调控机制，该机制代表了了解蓝藻细胞形态和细胞大小控制的重要进展。

张教授小组先前的研究表明，第二信使c-di-GMP可能是丝状蓝藻Anabaena PCC 7120中细胞大小控制的细胞内代理。然而，目前尚不清楚这种化学信号如何在细胞中被感知。此外，其他生物体中已知的所有c-di-GMP受体在蓝藻中都不保守，这对理解c-di-GMP在蓝藻中的生理功能提出了挑战。

在这项研究中，研究人员鉴定并表征了来自蓝藻Anabaena的第一个c-di-GMP受体CdgR。晶体结构分析和遗传学研究表明，CdgR在二聚体界面结合c-di-GMP，这种结合是控制细胞大小所必需的，以c-di-GMP依赖性的方式。将生物化学分析与遗传分析相结合，研究人员发现CdgR通过与全球转录因子DevH相互作用起作用，并且这种相互作用受到c-di-GMP的抑制。

“这项研究提供了一种细胞大小调节的新机制。一些与该途径基因相关的突变体产生致命的表型，表明该信号通路在该蓝藻中起着关键作用。探索细胞大小和细胞形态控制对于使用合成生物学方法定制和构建具有适应生物技术应用的特定特征的蓝藻细胞至关重要，“张教授说。

CdgR在蓝藻中高度保守。因此，本研究为理解c-di-GMP信号在这些生物中的作用奠定了基础，包括光调节、生物膜形成、细胞运动和蓝藻水华形成等重要生理过程。

张教授课题组一直致力于原核细胞形态发生的基础研究和蓝藻水华防治相关的合成生物学研究。该小组以前关于细胞分裂和发展协调机制的研究结果已发表在PNAS和PNAS Nexus上。