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秦燕课题组发表论文阐述“核糖体组织细胞器发生”

2022.8.01

细胞器生物发生被认为是细胞质形成的主要事件，以往观点认为，细胞器的发生由原来的细胞器分裂而来，但是近期研究表明，在细胞核内存在着线粒体和内质网的“种子”（图1a），这为细胞器生物发生提供了新的线索。

　　核糖体是细胞器领域的研究热点，为了更系统的了解它与细胞器发生的关系，中国科学院生物物理研究所秦燕研究员课题组于2022年7月23日在《Science Bulletin》杂志（IF 20.577）发表了题为" Organelle biogenesis: ribosomes as organizer and performer "的综述性论文，总结和展望了核糖体在组织细胞器的发生和细胞器的命运决定中发挥的重要作用。在干细胞分化过程中，可以观察到线粒体的形态发生了从小圆形到细长形状的变化，表明它们的生物发生步骤伴随着蛋白质和其他生物分子的输入，进而在分化的细胞中实现完整的生物功能，这与核糖体组织合成并输入蛋白到细胞器的过程密切相关（图1b，1c）。

　　近年来，显微成像技术的发展使得许多细胞活动可以被捕捉到（图1d），核糖体因其高丰度（百万-千万个核糖体/细胞）、细胞器因其形态显著（图1e,1f）而成为研究的热点。核糖体在细胞内的占比决定细胞的总蛋白组和分裂速度，从而决定细胞周期和命运（图1d，左下角：），是本文讨论的主要内容。

　　图：细胞器的发生：核糖体作为组织者和实施者。（a）细胞器的种子可能在细胞核里。（b）干细胞分化过程中线粒体的变化暗示线粒体生物发生过程。（c）核糖体作为蛋白质的生产者和定位的组织者，在线粒体等细胞器的发生中发挥核心功能。（d）生物过程的时间、空间尺度与成像方法。（e）电镜下的细胞内部主要可见核糖体与细胞器。（f）人工智能算法优化后的细胞内部（黑色：核糖体，绿色：内质网）。

　　在该项工作中，中国科学院生物物理研究所秦燕研究员为通讯作者，中国科学技术大学与生物物理所联培学生王琦、王艺博为共同第一作者。中国科学院生物物理研究所李硕果高级工程师在显微成像技术和讨论交流方面给予了诸多支持和帮助。该课题获得中华人民共和国科学技术部国家重点研发计划（2018YFA0106900、2018YFA0106901）、国家自然科学基金委重点项目（31830043）的资助。

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