细胞包含各种特殊结构， 如细胞核、线粒体或过氧物酶体，这些结构被称为“细胞器”。追溯它们的起源并确定它们的结构，是了解细胞功能以及与细胞功能障碍有关的病理现象的基础。瑞士日内瓦大学的科学家们将高分辨率显微镜和运动重建技术相结合，在运动中可视化了人类中心粒的起源。
这种细胞器对细胞骨架的组织至关重要，在功能障碍的情况下与某些癌症、脑部疾病或视网膜疾病有关。这项发表在《细胞》杂志上的研究成果阐明了中心粒组装的复杂性。它还为研究其他细胞器开辟了许多新途径。
细胞器的形成是按照连续的蛋白质招募事件的精确序列进行的。通过实时观察这种组装过程，可以更好地了解这些蛋白质在细胞器结构或功能中的作用。然而，要获得具有足够分辨率的视频序列来分辨如此复杂的显微元件，却面临着许多技术限制。
中心粒尤其如此，这个尺寸不到0.005毫米的细胞器由大约100种不同的蛋白质组成，分为6个亚结构域。直到几年前，人们还无法看到中心粒结构的细节。联合国大学理学院分子和细胞生物学系联合研究主任保罗·吉夏尔和维吉妮·哈梅尔的实验室利用膨胀显微镜技术改变了这一局面。这项尖端技术可以使细胞及其成分在不变形的情况下逐渐膨胀，这样就可以使用传统显微镜以极高的分辨率对它们进行观察。
以如此高的分辨率获取中心粒图像可以确定蛋白质在特定时间的确切位置，但却无法提供关于亚结构域或单个蛋白质出现顺序的信息。该研究的第一作者、前联合国工程师学会研究和教学人员马林·拉波尔特利用膨胀显微镜分析了1000多个中心粒在不同生长阶段的6个结构域中24种蛋白质的位置。
“在这项非常繁琐的工作之后，我们进行了伪时间运动学重建。换句话说，我们能够将中心粒生物发生过程中随机拍摄的数千张图像按时间顺序排列起来，利用我们开发的计算机分析方法重建中心粒亚结构形成的各个阶段。”这项研究的共同负责人维吉妮·哈梅尔解释说。
这种独特的方法结合了极高分辨率的膨胀显微镜和运动学重建，能够首次建立人类中心粒的4D组装模型。保罗·吉夏尔总结说：“我们的工作不仅加深了我们对中心粒形成的理解，还为细胞和分子生物学开辟了令人难以置信的前景，因为这种方法可以应用于其他大分子和细胞结构，研究它们在空间和时间维度上的组装。” （综合整理报道）（策划/罗媛）
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