密歇根大学 图中是蓝细菌的荧光图像，红色，带有羧基体，青色
学分:比滕和韦奇亚雷利实验室 细胞内的细胞器是微小的引擎，包裹着细胞生存的过程
但是科学家最近发现，一些细胞器不受膜的束缚，研究细菌中的这些隔间可以打开一扇门，让我们了解如何让一些细菌茁壮成长，以及如何阻止其他细菌
在过去的十年里，科学家们已经意识到真核细胞——含有膜结合核和细胞器的细胞——也使用所谓的无膜细胞器
密歇根大学分子、细胞和发育生物学助理教授安东尼·韦奇亚雷利说，这些无膜细胞器限制了细胞正常运作的各种过程
现在，由研究生克里斯托弗·阿扎尔德吉(Christopher Azaldegui)领导的一项U-M综述展示了无膜细胞器是如何在细菌细胞中运作的，其中包括维奇亚雷利和化学与生物物理学副教授朱莉·比滕
这篇综述描述了10个在各种细菌中发现的无膜细胞器的例子，这些细胞器可以通过一种叫做液-液相分离的过程来调节/形成
“你可以把它想象成把油和醋混合在一起:它们都是液体，但是它们彼此分离，”韦奇亚雷利说
当生物分子如蛋白质和核酸如核糖核酸从细胞的细胞质中分离出来时，就会形成液滴
这些液滴通过弱相互作用——蛋白质-蛋白质相互作用或蛋白质-核酸相互作用——聚集在一起
这些无膜细胞器参与细菌的多种过程，如代谢、染色体组织、染色体分离、细胞分裂、发病机制和DNA复制、翻译和转录
理解这些无膜细胞器是如何工作的很重要，因为它们比膜结合细胞器对环境的变化更敏感，包括温度、细胞质的酸性或细胞中营养物质的可用性
例如，阿扎尔德吉描述了结核杆菌中的一种转运蛋白，这种转运蛋白可能经历相分离，以组装结核毒力所必需的机器
破坏液-液相分离将会破坏细菌的疾病发展
韦奇亚雷利的实验室特别研究碳氧体，一种在蓝细菌(通常被称为蓝绿藻)中发现的固定碳的细胞器，蓝细菌是一种会导致人类或其他动物患病的细菌
但是碳氧体将大气中的二氧化碳转化成蓝藻用来生长的糖
蓝藻以大气二氧化碳为食，在全球碳封存中扮演着重要角色
“除了产生毒素的能力之外，蓝细菌还负责固定全球近35%的碳，这在很大程度上是由于碳氧体的碳浓缩能力，”韦奇亚雷利说
“了解碳氧体如何从大气中去除二氧化碳，对于理解如何减缓气候变化无疑具有重要作用
" 阿扎尔德吉说，科学家们刚刚开始鉴定细菌中的无膜细胞器，因为细菌比真核细胞小得多——大约小10到100倍
通过这篇综述，阿扎尔德吉希望提供一个平台，以更标准化的方式研究细菌中的无膜细胞器——在这种情况下，使用一种叫做超分辨率显微镜的技术，这是他在朱莉·比滕的实验室开发的技术
“通过使用荧光显微镜一次检测并精确定位一个分子的位置，我们可以解析组织和运动，甚至在细菌细胞内部
这种方法特别重要，因为它与活细胞相容，”化学和生物物理学副教授比滕说
激光和样品制备不会伤害细胞，荧光成像是在标准台式显微镜下进行的，与电子显微镜相反，电子显微镜需要真空环境，细胞不能在其中存活
阿扎尔德吉说:“在比滕教授的实验室里，我们已经开发出了超分辨率显微镜工具，突破了传统分辨率的限制，可以真正看到10到30纳米尺度的结构。”
“我开始思考这些工具如何在研究无膜细胞器方面非常有用，以及我如何开发一种更严格和定量的方法来评估细菌中的这些液滴
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