“就像我们的饮食习惯基本上塑造了我们身体的任何东西一样，细胞‘吃’的方式也关系到细胞的健康，”俄亥俄州立大学(Ohio State University)物理学副教授、该研究的主要作者科默特·库尔(Comert Kural)说。“直到现在，科学家们才明白这是如何发生的。”

这项上个月发表在《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上的研究发现，细胞的胞间机制组装成高度弯曲的篮状结构，最终生长成一个封闭的笼子。科学家们此前认为，这种结构开始于平面晶格。

Kural说，膜曲率很重要:它控制着携带物质进出细胞的囊袋的形成。

囊袋捕获细胞周围的物质，在细胞外物质周围形成，然后变成囊泡——红细胞大小的百万分之一的小囊泡。囊泡将细胞健康的重要物质——例如蛋白质——带入细胞。但它们也会被感染细胞的病原体劫持。

但是，这些口袋是如何从之前被认为是扁平的薄膜中形成的，这个问题困扰了研究人员近40年。

“这是细胞研究中的一个争议，”Kural说。“我们能够使用超分辨率荧光成像来实际观察这些口袋在活细胞内的形成，所以我们可以回答这些口袋是如何形成的问题。

“简单地说，与之前的研究相比，我们对细胞进行了高分辨率的拍摄，而不是拍快照，”Kural说。“我们的实验表明，蛋白质支架一旦被招募到囊泡形成的位置，就会开始变形下层膜。”

这与之前的假设形成鲜明对比，之前的假设认为，细胞的蛋白质支架必须经过一次能量密集型重组，才能使细胞膜弯曲。

细胞消耗和排出囊泡的方式对生物体起着关键作用。这一过程有助于清除血液中的有害胆固醇;它也传送神经信号。这一过程在几种疾病中会被破坏，包括癌症和阿尔茨海默氏症。

Kural说:“了解膜结合的囊泡的起源和动力学是很重要的——它们可以用于药物输送，但同时也会被病毒等病原体劫持，进入并感染细胞。我们的研究结果很重要，不仅对我们理解生命的基本原理，而且对开发更好的治疗策略也很重要。”

Nathan M. Willy, Joshua p. Ferguson, Ata Akatay, Scott Huber, Umidahan Djakbarova, Salih Silahli, Cemal Cakez, Farah Hasan, Henry C. Chang, Alex Travesset, Siyu Li, Roya Zandi, Dong Li, Eric Betzig, Emanuele Cocucci, Comert Kural. De novo endocytic clathrin coats develop curvature at early stages of their formation. Developmental Cell, 2021; 56 (22): 3146 DOI: 10.1016/j.devcel.2021.10.019