单细胞生物,如细菌和古菌,已经发展出许多相互交流的方式。例如,他们可能使用微小的所谓细胞外小泡(EV)——直径小于200纳米(0.0002毫米)的膜包裹的包装。生物体通过从其膜向周围空间出芽来产生它们
这些EVs可以含有多种分子,如酶、营养物质、RNA甚至DNA片段。尽管人们怀疑它们在微生物群落中发挥着关键作用,但人们对它们的功能或产生方式知之甚少
RNA对话的语音气球在目前发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中,苏珊娜·埃尔德曼和她在马克斯·普朗克海洋微生物研究所的团队以及德国和澳大利亚其他机构的合作者调查了在死海等极咸环境中生长的微生物的电动汽车,称为嗜盐古菌或卤代古菌
他们发现,他们的EVs在细胞之间传输RNA——在蛋白质合成和基因调控中发挥核心作用的核酸。“显然,EVs可以作为卤代古菌之间的RNA通讯系统,”Erdmann解释道。特别是,EVs运输具有调节接收细胞中过程潜力的特定RNA
“我们认为这代表了一种在整个微生物种群中调节基因表达的沟通机制。可以说,RNA是它们的共同语言,EV是语音气球,”Erdmann说
一种从真核细胞中已知的GTP酶Erdmann周围的团队还研究了卤代古菌如何产生这些EV。“我们发现了一种小的GTP酶——一类在许多基本细胞过程中充当分子开关或定时器的酶——它与更复杂细胞中的GTP非常相似,”第一作者约书亚·米尔斯报道,他作为博士论文的一部分进行了这项研究
“这非常令人惊讶,因为GTP酶依赖性囊泡的形成以前被认为只在真核细胞内,在膜结合的细胞内室之间进行。我们的发现表明,真核细胞胞内囊泡运输的成分在进化史上可能比以前假设的进化得更早。”
“到目前为止,很少有研究调查EV在古菌结构域中的作用,”Erdmann补充道。“在这里,我们表明嗜盐古菌中的EVs可以运输RNA货物,从而帮助细胞相互交流。此外,我们还揭示了对这种交流策略进化发展的令人兴奋的新见解。
”我们的研究为进一步研究原核细胞和真核细胞囊泡形成之间的进化关系提供了基础,并可能有助于解决真核细胞进化之谜。
Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences
Provided by Max Planck Society
2024-09-15
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