原标题：JGG | 我国科学家在古细菌中发现细胞蛇
在咱们这个星球上，古菌代表生命的极限，被称为生命的第三方式。古菌是原核细胞，可是对古菌RNA的研讨发现，它们与真核生物的联系比与细菌的联系更为亲近。1977年，美国伊利诺伊大学科学家卡尔·沃斯（Carl Woese）和乔治·福克斯（George Fox）根据各种类型生物的小亚基核糖体核酸（SSU rRNA）基因差异将地球上的生命分为三界——真核生物、细菌和古菌。
细胞器是细胞的组成部分，其发现有近200年的前史。因为成像技能的约束，经典的细胞器大多是有膜结构。近10年来，渐渐的变多的无膜细胞器被发现，其间典型代表是一类包含代谢酶的蛇形结构——细胞蛇，这种以CTP合成酶为组分的细胞器的发现更新了人们对细胞内代谢结构及其调控机理的知道，进一步探究这类细胞器宗族新成员的功用和生物学含义也是细胞生物学的前沿热门。
细胞蛇具有多样化的结构，其本质是蛋白质首尾相连组成的，在构成结构的进程中自然会出现长短粗细的不同，其结构及构成进程可参阅 微丝-肌动蛋白 actin-微丝结合蛋白之间的联系。在酵母细胞中，有长达 30-40 μm 的大型细胞蛇，也有 1-3 μm 的小型细胞蛇，这是因为细胞蛇解聚与安装的平衡构成的。
来自上海科技大学生命学院刘冀珑课题组发现三磷酸胞苷合酶（CTPS）在古菌中能够构成细胞蛇，证明含有细胞蛇这一结构是生命体中陈旧而保存的特征。该项研讨成果以“CTP synthase forms cytoophidia in archaea”（三磷酸胞苷合酶在古菌中构成细胞蛇）为题于4月20日在学术期刊Journal of Genetics and Genomics (JGG,《遗传学报》)在线宣布。
论文截图
古菌典型特征在于膜是经过醚键衔接至甘油的支链烃链。在古菌中，这种含醚键的存在增加了它们接受极点环境（高盐、高温、酸性和厌氧）的才能。因而，古菌被以为确认了地球上生物圈的规模，对了解地球上生命演化以及探究地外生命有着重要含义。
2010年，其时在牛津大学作业的刘冀珑教授初次报导CTPS在果蝇中构成蛇状亚细胞结构，将之命名为cytoophidia(细胞蛇)。十年来，CTPS被连续发现能够在真核生物（果蝇、酵母、人类细胞和植物细胞等）和细菌（大肠杆菌菌和新月柄杆菌等）构成细胞蛇结构，标明细胞蛇存在于生命体的真核生物域和细菌域。可是，生命第三域古菌中是不是真的存在细胞蛇并不确认。
A. 激光聚集显微镜下西班牙盐盒菌的三磷酸胞苷合酶（HhCTPS）构成细胞蛇结构
B. 在传统激光聚集显微镜（Confocal）和受激发射损耗显微镜（STED）下的细胞蛇
极点嗜盐古菌（即在高盐环境中生计的古菌）和嗜热古菌（即在极热环境中生计的古菌）是古菌中耐受极点环境的代表。现在发现的绝大部分古菌还不能在实验室条件下培育。近年来研讨发现古菌栖息地其实也非常广泛，从江河湿地到高山深海，也能够存在于人类的肠道、口腔与皮肤。例如，产甲烷的古菌存在于包含人在内的一些动物的消化系统中。
在本文中，刘冀珑教授和合作者挑选西班牙盐盒菌这一极点嗜盐古菌作为研讨模型。他们发现西班牙盐盒菌中CTPS在部分细胞中构成特别结构,在传统的激光共聚集显微镜下出现点状或杆状。研讨人员使用超高分辨率受激发射损耗显微镜(stimulated emission depletion Microscopy, STED)，这些CTPS结构出现典型的细胞蛇结构。在正常培育条件下，西班牙盐盒菌中仅有不到百分之一的细胞中含有细胞蛇。进一步研讨显现，包含下降培育基盐浓度等多种条件能够诱导古菌中细胞蛇的安装。
细胞蛇在古菌域中的发现，阐明细胞蛇在地球各类生命体的进化上高度保存。这项作业为细胞蛇的演化、功用和结构研讨供给新的机会。
在该论文中，上科大生命学院博士研讨生周爽为榜首作者，中国科学院微生物研讨所向华教授为一起作者，上科大生命学院刘冀珑教授为通讯作者，上海科技大学为榜首完结单位。
Abstract
CTP synthase (CTPS) is an important metabolic enzyme that catalyzes the rate-limiting reaction of nucleotide CTP de novo synthesis. Since 2010, a series of studies have demonstrated that CTPS can form filamentous structures in bacteria and eukaryotes, which are termed cytoophidia. However, it is unknown whether cytoophidia exist in the third domain of life, archaea. Using Haloarcula hispanica as a model system, here we demonstrate that CTPS forms distinct intracellular compartments in archaea. Under stimulated emission depletion (STED) microscopy, we find that the structures of HhCTPS are elongated, similar to cytoophidia in bacteria and eukaryotes. When Haloarcula cells are cultured in low-salt medium, the occurrence of cytoophidia increases dramatically. In addition, treatment of H. hispanica with a glutamine analog or overexpression of CTPS can promote cytoophidium assembly. Our study reveals that CTPS can form cytoophidia in all three domains of life, suggesting that forming cytoophidia is an ancient property of CTPS.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jgg.2020.03.004
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