果蝇肠细胞中三个新发现的细胞器。细胞器似乎是磷酸盐的储库，磷酸盐是生命所必需的分子。徐驰伟等。/自然

磷酸盐对生命至关重要。现在，研究人员在动物细胞内发现了一种微小结构，其作用类似于磷酸盐库，有助于调节细胞内营养水平，并在组织供不应求时触发维持组织的过程1。研究人员将这种结构归类为一种新型细胞器——细胞中的基本结构，如细胞核、线粒体和细胞膜，它们在体内起着微型器官的作用。

“这是真正在动物细胞中发现磷酸盐储存的首批研究之一，”格勒诺布尔法国国家研究机构CNRS的结构生物学家RebekkaWild说，她没有参与这项研究。“这真的很令人兴奋。”

在植物、细菌和酵母中，磷酸盐对细胞生长很重要，有助于细胞交流和产生能量。虽然已知它在动物组织和细胞中是必不可少的，但很少有研究探讨其具体功能。纽约市洛克菲勒大学的遗传学家CharlesXu很好奇磷酸盐在调节果蝇肠道组织更新中起什么作用，这是研究疾病如何影响人体肠道细胞的有用模型。“这并不是众所周知，尤其是在动物细胞中，”徐说。

果蝇发现

Xu和他的同事给果蝇(Drosophilamelanogaster)喂食膦甲酸(PFA)，它会抑制细胞对磷的吸收。当研究人员对果蝇肠道内壁的细胞进行染色和成像时，他们注意到缺乏磷酸盐会导致细胞数量激增。当Xu和他的同事喂食磷酸盐含量比标准水平低10%的果蝇食物时，也会发生这种快速细胞增殖，这表明磷酸盐确实对细胞数量有影响。

为了找出磷酸盐是如何产生这种影响的，Xu和他的团队研究了低磷酸盐水平是否会影响基因表达。作者称之为PXo的基因类似于编码磷酸盐敏感蛋白的哺乳动物基因。Xu及其同事发现，当细胞缺乏磷酸盐时，PXo的表达较弱。这种减少的基因表达也使细胞分裂过度。然而，当研究人员调整该基因以过度表达PXo蛋白时，细胞分裂就会减慢。

研究人员用荧光标记标记了PXo蛋白，并注意到它与细胞中的一系列椭圆形结构有关，这些结构似乎不是任何已知的细胞器。

磷脂库

“这些非常明显，我们想知道它们是什么，”徐说。当科学家们仔细观察这些神秘的结构时，他们发现它们有几层膜，PXo蛋白正在将磷酸盐运输穿过它们。一旦进入不熟悉的细胞器，磷酸盐就会转化为磷脂，磷脂是细胞膜的主要组成部分。

Xu说，当果蝇细胞缺乏磷酸盐时，细胞器就会分裂并将储存的磷脂释放到每个细胞中，这表明它们的功能就像水库一样。这种故障激活了称为Cka的细胞机制，触发了增加新细胞生成的应激信号。Xu说，这可能是肠道内壁保持磷酸盐水平稳定的一种方式，因为细胞数量的增加可以吸收更多的营养物质。“让有机体再生更多这些健康的[细胞]是有益的，”他说。

怀尔德说，这些发现为探索其他动物(包括人类)中是否存在类似的磷酸盐储存细胞器奠定了基础。她补充说，深入研究PXo蛋白的结构可能有助于了解它如何将磷酸盐转运到细胞器中。“这将非常有趣，特别是对于来自结构生物学方面的人来说，”她说。

Xu说下一步可能是研究这些储存磷酸盐的细胞器如何与其他细胞器相互作用，以及它们的动态如何随时间变化。“它为许多其他问题打开了大门，”他说。

Xu补充说，动物细胞中新细胞器的发现也凸显了细胞生理学还有很多需要学习的地方。“美丽就在那里，只是等待我们去发现它，”他说。

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标签：细胞磷酸盐研究