盤基網柄菌細胞分化與凋亡中尿囊酸酶的定位及超微結構的研究.pdf

1、單細胞真核生物盤基網柄菌(Dictyostelium discoideum)是一種低等原生動物，通常情況下以單個變形蟲的形式生活，以細菌和酵母為食，以二分裂方式繁殖后代，在食物缺乏的情況下，原本獨立生活的細胞經過相互聚集形成細胞丘、蛞蝓體最終成為多細胞子實體，這些細胞也分化成了兩種主要類型的細胞：支持孢子囊的柄細胞和包裹在囊中的孢子細胞。這一過程就是盤基網柄菌的多細胞發(fā)育階段。類似于許多高等多細胞動物的胚胎發(fā)育，這一過程涉及到細胞的粘連

2、、分化與凋亡等多種生理生化機制，使得盤基網柄菌成為一種重要的細胞生物學模式生物。
　　 雖然盤基網柄菌多細胞發(fā)育的形態(tài)發(fā)生過程在過去的研究中已經有了初步的了解，但在這些發(fā)育的細胞團內的單個細胞所經歷的超微結構變化還沒有更深入的研究。筆者利用透射電鏡技術觀察了單細胞生活時期的盤基網柄菌細胞的超微結構。結果顯示此時細胞內的結構致密，細胞核清晰且具有多個核仁，線粒體數量豐富且內部的嵴發(fā)達，內質網緊繞線粒體而分布，脂滴等胞器也大量被觀察

3、到，這說明了變形蟲時期的盤基網柄菌進行旺盛的代謝活動和分泌活動；細胞內存在大量的食物泡、溶酶體、髓樣結構等成分，說明細胞具有較大的消化分解能力，為這些生理活動提供者充足的營養(yǎng)。這些結構的觀察為進一步研究多細胞發(fā)育進程中細胞分化與凋亡的胞內的亞顯微結構形態(tài)發(fā)生機制和各種信號蛋白所處的角色提供基礎資料。
　　 利用前人所制備出的多克隆抗體，筆者采用膠體金為標記物，通過免疫電鏡技術分別處理對數期、細胞聚集、細胞丘、蛞蝓體、子實體時期的

4、盤基網柄菌細胞，從而在透射電鏡下定位尿囊酸酶在細胞內的亞顯微分布狀況。對比這幾個多細胞發(fā)育時期內尿囊酸酶蛋白的分布區(qū)域及細胞器的形態(tài)變化發(fā)現，對數期細胞內尿囊酸酶主要分布在食物泡內，由于早期的研究表明細菌很有可能表達尿囊酸酶，推測這些尿囊酸酶是盤基網柄菌所吞噬的克雷伯氏菌表達的產物，而在細胞聚集期細胞產生的尿囊酸酶主要分布于完整的線粒體及周圍細胞質內，這與Hayashi等對兩棲類動物體內尿囊酸酶的研究結論相一致。到了細胞丘時期，尿囊酸酶

5、只特異存在于發(fā)生內自噬的線粒體內，且僅局限于線粒體因內自噬產生的空泡區(qū)域，前人的研究曾表明，這些發(fā)生線粒體內自噬的細胞將分化成前孢子細胞。隨著前孢子細胞分化成休眠細胞的進程，尿囊酸酶顆粒在細胞內分布逐漸減少，特別是線粒體內幾乎觀察不到尿囊酸酶的存在；與前孢子細胞不同的是，在即將死亡的柄細胞內，幾乎所有的胞器內都能觀察到酶顆粒，一直延續(xù)至柄細胞凋亡的完成。從中可以看到尿囊酸酶在將發(fā)育成孢子細胞和柄細胞兩種類型細胞內的分布位置明顯不同，但與