作者:赖斯大学的杰德·博伊德 在这张共聚焦显微镜下的图像中，在4天大的拟南芥植物细胞的过氧化物酶体内部可以看到膜分离的隔室
这些细胞经过基因改造，在过氧化物酶体的细胞膜(绿色)和管腔(品红色)中产生荧光蛋白
(图片由扎卡里·赖特/莱斯大学提供)学分:扎卡里·赖特/莱斯大学 莱斯大学生物化学家扎卡里·赖特在研究生第一年就发现了隐藏在一个普通细胞机器中的东西，这个机器对从酵母到人类的所有高等生命都至关重要
莱特在2015年所看到的——称为过氧化物酶体的细胞器内的亚细胞——在今天发表在《自然通讯》上的一项研究中有所描述
“毫无疑问，这是我们实验室发现的最意想不到的事情，”这项研究的合著者邦妮·巴特尔说
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国家科学院顾问和成员
“这要求我们重新思考我们自认为对过氧化物酶体了解的一切
" 过氧化物酶体是细胞将脂肪分子转化为能量和有用物质的区域，如保护神经细胞的髓鞘
在人类中，过氧化物酶体功能障碍与严重的代谢紊乱有关，过氧化物酶体可能对神经退化、肥胖、癌症和与年龄相关的紊乱具有更广泛的意义
关于过氧化物酶体仍有许多未知，但它们的基本结构——一种被袋状膜包围的颗粒基质——在2015年是没有问题的
巴特尔说，这是莱特的发现令人惊讶的原因之一
“我们是遗传学家，所以我们习惯了意想不到的事情
但通常它们不是彩色的，”她说，指的是莱特发现的另一件令人惊讶的事情:显示过氧化物酶体子舱壁及其内部的美丽彩色图像
这些图像之所以可能，是因为莱特在实验中使用了明亮的荧光报告物和发光的蛋白质标签
生物化学家修改模型生物的基因——巴特尔的实验室使用拟南芥植物——以可控的方式用荧光蛋白标记它们，这可以揭示特定基因的功能和功能障碍的线索，包括一些导致人、动物和植物疾病的基因
莱特现在是巴特尔实验室的博士后研究员，他在2015年测试一名新记者时发现了过氧化物酶体亚细胞
巴特尔说:“我从来不认为扎克做错了什么，但我不认为这是真的。”
她认为这些图像一定是某种人工制品的结果，这种特征其实并不存在于细胞内部，而是由实验创造出来的
“如果这真的发生了，肯定有人已经注意到了，”她回忆道
“基本上，从那时起，我就试图理解他们，”赖特说
他检查了他的仪器，复制了他的实验，但没有发现藏物的证据
他收集了更多关于神秘的分舱的证据，最终在方德伦图书馆结束，梳理了旧的研究
“我重温了60年代关于过氧化物酶体的真正古老的文献，发现他们观察到了类似的东西，只是不理解它们，”他说
“而那个想法就这样消失了
" 在60年代和70年代早期的研究中，有许多提到这些内部隔间
在每一个案例中，调查者都把注意力集中在其他事情上，并顺便提到了观察结果
所有的观察都是用透射电子显微镜进行的，当共焦显微镜在20世纪80年代广泛应用时，透射电子显微镜就不再受欢迎了
“这只是比电子显微镜容易得多，”巴特尔说
“整个领域开始做共焦显微镜
在共焦显微镜的早期，蛋白质没有那么亮
" 莱特在2015年也使用了共焦显微镜，但是使用了更明亮的报告器，使得更容易分辨小特征
另一个关键:他在研究拟南芥幼苗中的过氧化物酶体
莱特说:“这被遗忘的一个原因是因为酵母和哺乳动物细胞中的过氧化物酶体比光的分辨率小。”
“用荧光显微镜，你只能看到一个点
这只是光的极限
" 他看到的过氧化物酶体大了100倍
科学家们不确定为什么过氧化物酶体在拟南芥幼苗中变得如此之大，但他们知道萌发的拟南芥种子从储存的脂肪中获得所有能量，直到幼苗叶片开始通过光合作用产生能量
在发芽过程中，它们由无数微小的油滴支撑，它们的过氧化物酶体必须加班加点来加工这些油
当它们长大时，它们会比正常的大几倍
莱特说:“明亮的荧光蛋白，加上拟南芥中更大的过氧化物酶体，使得这一点非常明显，也更容易看到。”
但是过氧化物酶体也是高度保守的，从植物到酵母到人类，巴特尔说有迹象表明这些结构可能是过氧化物酶体的一般特征
“过氧化物酶体是真核生物很长时间以来一直存在的一种基本细胞器，在真核生物中已经有了观察，通常是在特定的突变体中，过氧化物酶体要么更大，要么更少地充满蛋白质，因此更容易观察，”她说
但是人们不一定注意这些观察，因为扩大的过氧化物酶体是由已知的突变引起的
研究人员不确定分舱的目的是什么，但莱特有一个假设
“当你谈论像β-氧化或脂肪新陈代谢这样的事情时，你会发现分子不想再留在水中了，”赖特说
“当你想到一种传统的生化反应时，我们只是有一种基质漂浮在细胞的水环境中——内腔——并与酶相互作用；如果你有不想在水中逗留的东西，那就不太好
" “所以，如果你使用这些膜来溶解水不溶性代谢物，并允许更好地接触腔内酶，这可能代表了更有效地处理这种代谢的一般策略，”他说
巴特尔说，这一发现也为理解过氧化物酶体疾病提供了新的背景
“这项工作可以让我们了解一些症状，并有可能研究导致这些症状的生物化学，”她说
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