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在发现动力蛋白的25年后,阿夫泽利乌斯在瑞典的一家不孕症诊所观察了4名不育症患者的**,发现其**尾部轴丝中缺乏动力蛋白臂,因此,这些**是“不会游泳的”
。
毫无疑问,这将导致不育的发生。
此外,有一半的患者还同时患有一种被称为“内脏逆位”
的疾病,表现为原本位于身体左侧的主要内脏器官(如心脏、脾脏与胰腺)出现在身体右侧。
其原因在于胚胎发育早期,当左右体轴建立时,胚胎缺乏具有相应功能的纤毛。
在20世纪30年代,马内斯·卡塔格内(Maagener)对其进行描述后,这一疾病被命名为卡塔格内综合征。
每个细胞都含有一种特化的纤毛。
这些“初级纤毛”
主要作为感觉结构发挥作用,如同无线电天线从周围环境中收集信息。
初级纤毛不能独立运动,因为它们缺乏中央微管与周围9个小管之间的动力蛋白连接。
目前我们已经得知,初级纤毛可作为机械与化学刺激的受体,发挥重要的作用。
在鼻腔内壁,经过修饰的初级纤毛与感觉气味的嗅上皮特化细胞(树突小结)上的感受器相连。
而在眼睛中,视网膜特化的光感受器也通过初级纤毛附着于细胞上。
此外,初级纤毛还在细胞分裂中起到了控制的作用,并很可能参与了细胞的运动过程。
由纤毛缺陷引起的疾病被称为纤毛病(ciliopathies)。
纤毛病有着广泛的症状,在鉴定出共同的细胞学病因之前,这些症状常常被误认为是相互独立的。
纤毛病的其中一些症状可能在所有患者中都出现,而另一些则是相对独特的。
口腔-面部-手指综合征患者常有多指及肾脏问题。
于19世纪末首次发现的巴尔德-别德尔(Bardet-Biedl)综合征患者同样存在肾脏问题,但同时还具有可引起失明的视网膜退化、肥胖以及糖尿病等症状——所有这些症状都是由缺乏相应功能的纤毛所引起的。
细胞内微管
微管曾被认为仅存在于轴丝中,直到20世纪60年代初,随着电子显微镜样品制备技术的改进,研究者才发现微管存在于整个细胞质中。
由于微管总是以直杆的形式呈现,它们最初被认为是一种刚性且稳定的结构。
然而,刘易斯·蒂尔尼(LewisTilney)与基思·波特(KeithPorter)发现,将一种称为放线菌的原生动物冷却到大约4℃时,所有依赖微管的细胞延伸运动都会因为微管解体而崩溃,而在室温下放置几分钟后,微管又会重新形成。
直到20世纪80年代,蒂姆·米奇森(TimMit)发现微管可以在几秒钟内发生解体并重新形成,这一过程被称为“动态不稳定性”
。
至此,微管的动态特性才为人们所了解。
除上述功能外,微管也参与了有丝分裂纺锤体框架的形成过程,通过纺锤体的作用,染色体在细胞分裂时被均分至子细胞中(详见第4章)。
研究者将分裂中的细胞暴露于秋水仙碱中,由于秋水仙碱可与微管蛋白结合,阻止其相互聚合形成原丝,从而有效抑制有丝分裂纺锤体的形成,引起细胞分裂的“冻结”
,这样便可实现染色体的分析。
秋水仙碱是秋水仙提取物中的活性成分,古埃及人曾利用这一植物治疗关节炎。
此外,我们还可以通过抑制细胞质微管的分解来抑制有丝分裂纺锤体的重新形成。
提取自太平洋紫杉树皮的紫杉醇便能达到这样的效果,它已成为一种治疗癌症的有效药物。
由于剥去树皮会导致树木死亡,人们对紫杉树皮的需求几乎使得美国境内的太平洋紫杉遭受灭顶之灾。
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