生物通報(bào)道：所謂動(dòng)態(tài)，就是與靜態(tài)相對(duì)而言的一種狀態(tài)，比如動(dòng)態(tài)，航班動(dòng)態(tài)，股市動(dòng)態(tài)等等。自然界中zui大的動(dòng)態(tài)聚合體可以說(shuō)就是生物體了——即使生物是靜止的，但其機(jī)體內(nèi)部，器官組織細(xì)胞無(wú)一不在活動(dòng)當(dāng)中。在早期的生物學(xué)研究中，主要觀察分析的都是靜態(tài)行為，隨著技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)生物奧秘的進(jìn)一步探索，科學(xué)家們開(kāi)始研究活細(xì)胞動(dòng)態(tài)行為。

   來(lái)自斯托瓦斯醫(yī)學(xué)研究所的李戎教授實(shí)驗(yàn)室就是這樣一個(gè)對(duì)細(xì)胞“動(dòng)態(tài)”著迷的研究組。他們探索細(xì)胞系統(tǒng)的行為和相互作用，希望能了解zui重要的細(xì)胞動(dòng)態(tài)行為之一——細(xì)胞分裂的分子機(jī)理，以及形態(tài)發(fā)生過(guò)程中自組裝行為的分子和物理學(xué)機(jī)制等。 
 
   近期這一研究組接連在《Nature Cell Biology》雜志上發(fā)表文章，分別探討了微絲骨架在卵原細(xì)胞紡錘體周質(zhì)定位的動(dòng)態(tài)維持中的重要作用，以及磷脂的質(zhì)膜不對(duì)稱分布對(duì)細(xì)胞極性動(dòng)態(tài)維持中cdc42分子再循環(huán)的影響。這些成果對(duì)于細(xì)胞不等分裂，細(xì)胞極性等主要問(wèn)題的解析提供了重要幫助。為了更深入的了解這些成果，生物通特了李戎教授，進(jìn)一步追蹤了這些動(dòng)態(tài)成果。
 
細(xì)胞骨架對(duì)細(xì)胞極性的影響
 
   細(xì)胞骨架在細(xì)胞極性建立與維持中起著至關(guān)重要的作用，這一研究方向也是斯托瓦斯醫(yī)學(xué)研究所的李戎教授研究組的重要研究方向之一。李戎研究組利用小鼠卵原細(xì)胞和經(jīng)典單細(xì)胞模型出芽酵母為研究材料，試圖揭示在不等細(xì)胞分裂過(guò)程中細(xì)胞骨架對(duì)細(xì)胞極性的影響。
  近期李戎研究組在Nature Cell Biology上連續(xù)發(fā)表兩篇文章，分別探討微絲骨架在卵原細(xì)胞紡錘體周質(zhì)定位的動(dòng)態(tài)維持中的重要作用，以及磷脂的質(zhì)膜不對(duì)稱分布對(duì)細(xì)胞極性動(dòng)態(tài)維持中cdc42再循環(huán)的影響。  
  在“Dynamic maintenance of asymmetric meiotic spindle position through Arp2/3-complex-driven cytoplasmic streaming in mouse oocytes”文章中，他們發(fā)現(xiàn)抑制肌動(dòng)蛋白成核因子Arp2/3復(fù)合體 會(huì)影響紡錘體定位。早期研究認(rèn)為是微管在有絲分裂過(guò)程中能幫助定位紡錘體，但是還有研究表明也有可能是肌動(dòng)蛋白在起作用。
   為了了解到底在這一過(guò)程中肌動(dòng)蛋白是否，以及如何作用，研究人員利用熒光蛋白示蹤，活細(xì)胞成像以及時(shí)空聯(lián)合圖像相關(guān)性波譜技術(shù)（STICS），發(fā)現(xiàn)Arp2/3復(fù)合體形成的微絲在卵原細(xì)胞中 會(huì)引起微絲的流動(dòng)，微絲流動(dòng)進(jìn)而促進(jìn)胞質(zhì)環(huán)流。環(huán)流從周質(zhì)起始，從細(xì)胞中心流向紡錘體。另一方面，Arp2/3復(fù)合體形成的微絲還起著抑制分裂環(huán)過(guò)早收縮的作用。 這些實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)學(xué)模型證實(shí)這一動(dòng)態(tài)促進(jìn)紡錘體的周質(zhì)定位紡錘體的周質(zhì)定位對(duì)卵原細(xì)胞的不等分裂起關(guān)鍵作用。
 
   不孕癥和出生缺陷與卵細(xì)胞發(fā)育息息相關(guān)。臨床上，若卵原細(xì)胞不能正確進(jìn)行不等分裂以排出極體，則形成的卵細(xì)胞一般不能受孕，或者即使受孕也不能進(jìn)一步發(fā)育。 這項(xiàng)工作揭示了微絲在紡錘體周質(zhì)定位中的重要作用，深入研究這種機(jī)制可以防止紡錘體錯(cuò)誤移位，因此對(duì)發(fā)展體外輔助生殖技術(shù)有一定意義。 

Cdc42在細(xì)胞極性中扮演的重要角色
 
   在另外一篇文章“Flippase-mediated phospholipid asymmetry promotes fast Cdc42 recycling in dynamic maintenance of cell polarity”中，這個(gè)研究組深入研究了Cdc42在出芽酵母細(xì)胞極性中扮演的重要調(diào)控作用。以前的研究表明，Cdc42是細(xì)胞極性建立過(guò)程中的關(guān)鍵分子，在一個(gè)非極性細(xì)胞中，Cdc42隨機(jī)分布在細(xì)胞內(nèi)，而當(dāng)被激活的時(shí)候，這一分子就會(huì)富集到細(xì)胞膜上。當(dāng)細(xì)胞膜上某些部分的Cdc42就比其它地方多至一定程度后，就會(huì)啟動(dòng)一系列下游生物過(guò)程，zui終細(xì)胞會(huì)在Cdc42高濃度處進(jìn)行出芽。以往的研究表明微絲骨架的動(dòng)態(tài)和Cdc42的極性化形成可能存在一個(gè)正反饋機(jī)制。在這篇文章中，李戎研究組進(jìn)一步揭示了磷脂脂膜不對(duì)稱分布對(duì)Cdc42極性定位的調(diào)節(jié)機(jī)制。  
   幾十年前，科學(xué)家們認(rèn)為細(xì)胞極性也許是由外部因素，比如細(xì)胞外的空間化學(xué)信號(hào)決定的，而這項(xiàng)研究證明細(xì)胞無(wú)需外部信號(hào)，也能進(jìn)行極化，這說(shuō)明細(xì)胞內(nèi)部具有極化和出芽能力。
 
細(xì)胞“動(dòng)態(tài)”研究技術(shù)
 
   那么針對(duì)細(xì)胞動(dòng)態(tài)行為的研究，采用了哪些技術(shù)呢，李戎研究組介紹道，“除經(jīng)典的分子生物學(xué)技術(shù)外，這一研究所涉及的技術(shù)包括顯微注射， 活細(xì)胞激光共聚焦成像，以及時(shí)空聯(lián)合圖像相關(guān)性波譜技術(shù)。 
 
   不同于一般的培養(yǎng)細(xì)胞系，卵原細(xì)胞內(nèi)外源蛋白表達(dá)如熒光蛋白的表達(dá)不能依賴常規(guī)的細(xì)胞轉(zhuǎn)染技術(shù)，而是要將體外轉(zhuǎn)錄的信使RNA通過(guò)顯微注射引入細(xì)胞。另外為了定量分析微絲和胞質(zhì)環(huán)流，我么采用了時(shí)空聯(lián)合圖像相關(guān)性波譜技術(shù)。這一技術(shù)通過(guò)測(cè)量激光共聚焦系列圖像中熒光分子強(qiáng)度漲落的相關(guān)性來(lái)定量細(xì)胞內(nèi)流動(dòng)物體速度的大小和方向。”
 
   在這些研究中采用了一種稱為熒光漲落譜（Fluorescence Fluctuation Spectroscopy）方法。這是一種用于分析分子濃度，運(yùn)動(dòng)，以及復(fù)合物多聚體形成的有力方法，它通過(guò)分析熒光強(qiáng)度的微小漲落來(lái)獲取相關(guān)信息。這兩篇文章利用的熒光相關(guān)性波譜技術(shù)（FCS）就屬于該項(xiàng)技術(shù)的一種。在細(xì)胞生物學(xué)研究中，熒光漲落波譜技術(shù)一般用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的分析。
生物通
細(xì)胞動(dòng)態(tài)研究的思路與知識(shí)
生物通
   李戎研究組聚焦于細(xì)胞骨架與細(xì)胞極性等方面的研究，這是許多細(xì)胞功能諸如細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，分裂，分化的基礎(chǔ)，開(kāi)展這項(xiàng)研究對(duì)于理解生命奧秘，發(fā)現(xiàn)疾病機(jī)制有重要意義。他們的研究思路主要是在研究過(guò)程中，試圖回答該領(lǐng)域的前沿問(wèn)題，并且注重應(yīng)用新技術(shù)來(lái)解決領(lǐng)域內(nèi)的重要問(wèn)題。
生物通
   在談到這一研究領(lǐng)域的知識(shí)背景的時(shí)候，李戎認(rèn)為，“細(xì)胞骨架和極性研究屬于經(jīng)典的細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域。除扎實(shí)的生物化學(xué)與分子生物學(xué)知識(shí)外，這一領(lǐng)域著重動(dòng)態(tài)過(guò)程的追蹤，這要求研究者掌握前沿的顯微鏡成像技術(shù)，以及熟練的圖像分析技能。
生物通
   細(xì)胞骨架和細(xì)胞極性建立均為動(dòng)態(tài)過(guò)程，這還要求研究者有一定的生物物理學(xué)知識(shí)，能夠從物理學(xué)的角度來(lái)理解如細(xì)胞內(nèi)力的產(chǎn)生等重要現(xiàn)象。 zui后，復(fù)雜的生物過(guò)程往往需要建立數(shù)學(xué)模型來(lái)加以理解，相當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)知識(shí)會(huì)有助于這一領(lǐng)域的研究”
生物通  
 
（生物通：王蕾）
 
原文檢索：
Flippase-mediated phospholipid asymmetry promotes fast Cdc42 recycling in dynamic maintenance of cell polarity
Nat Cell Biol. 2012 Feb 19;14（3）:304-10. doi: 10.1038/ncb2444.
Dynamic maintenance of asymmetric meiotic spindle position through Arp2/3-complex-driven cytoplasmic streaming in mouse oocytes
Nat Cell Biol. 2011 Aug 28;13（10）:1252-8. doi: 10.1038/ncb2320.
 
作者簡(jiǎn)介：
李戎教授：Rong Li is currently an investigator in the Stowers Institute for Medical Research.  Before joining Stowers Institute, she was a faculty member of Harvard Medical School.  She received both her B. S. and M. S. degrees from Yale University in 1988. In 1992, she earned her doctorate degree from the University of California, San Francisco. Prior to being appointed as Assistant Professor of Cell Biology in Harvard, Dr. Li carried out postdoctoral research at the University of California, Berkeley. In 2005, Dr. Li moved her laboratory to the Stowers Institute for Medical Research.   
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研究重點(diǎn)：I.細(xì)胞骨架與細(xì)胞極性（Cytoskeleton and cell polarity） 
          II. 熒光漲落譜方法及其活細(xì)胞應(yīng)用（Fluorescence Fluctuation Spectroscopy and its application）
          III. 細(xì)胞非整倍體/多倍體化與適應(yīng)性進(jìn)化（Aneuploidy/polyploidy and adaptive evolution） 
          IV. 常染色體顯性多囊腎?。ˋutosomal dominant polycystic kidney disease）

來(lái)源：生物通