细胞结构装配的最新研究进展综述性报告
（高锐 201207724）
1. 引言
细胞是由化学物质组成的。

由于细胞的生命活动是高度有序的，所以细胞内的化学物质不可能杂乱无章地堆集在一起，而是有规则地分级组装成复杂的细胞结构，如核糖体、细胞核、高尔基体和细胞骨架等。

不仅如此，在多细胞有机体中，细胞还要组成不同的组织，再由组织形成器官。

这个过程就是细胞结构的装配（assembly）。

细胞结构的装配是个复杂的过程，然而弄清楚这个复杂的过程对于我们进一步弄清楚机体的秘密以及调节与控制多种生物学过程有着重要的意义。

本文折取此方面的几篇研究报告，旨在简要介绍在细胞结构装配上的最新研究进展。

1.1 概述
由生物分子装配成细胞，可以粗略地分成四级∶
第一级是构成细胞的小分子有机物的形成，包括碱基、氨基酸、葡萄糖、软脂酸，这些构成了细胞的基石；
第二级由基石装配成生物大分子，包括DNA、RNA、蛋白质、多糖;
第三级由生物大分子进一步装配成细胞的高级结构，如细胞膜、核糖体、染色体、微管、微丝等;
第四级由细胞的高级结构装配成具有空间结构和生物功能的细胞器，如细胞核、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、微体等；
最后再由细胞器组成细胞。

在整个过程中，主要有四种装配机制：
自体装配(self assembly):生物大分子借助本身的力量自行装配成高级结构。

这种装配需要分子伴侣介导, 如核小体的装配需要核质素介导。

协助装配(aided-assembly):除形成最终结构的亚基，还需其他成分的介入或对亚基进行修饰以保证装配正确行使功能，如T4噬菌体装配时需要一种脚手架蛋白。

直接装配(direct-assembly):某种亚基直接装配到预先形成的结构上，如细胞质膜组分的装配。

2. 研究进展
2.1 细菌III型分泌系统装配的研究进展
细菌III型分泌系统的发现是病原菌致病机理的重大发现。

病原菌为了生存和进入真核宿
主细胞，经过长期进化逐渐形成了入侵宿主细胞的特异性机制，其中最显著的机制是细菌III 型分泌系统(T3SS)。

T3SS可以将病原菌效应蛋白直接注入宿主细胞中。

其结构类似注射器，因此被称为T3SS注射装置。

T3SS注射装置是细菌与宿主相互作用而临时形成的一种结构，因此，注射装置的装配显得非常重要。

引擎T3SS注射装置开始装配的机制可能是针头的尖端接触宿主细胞后发出一种信号给细菌内部的分泌装置，从而激活注射装置形成。

一般在生理条件下细菌只有和宿主细胞接触时才会激活T3SS注射装置进行装配。

但有时在体外条件下低钙浓度或刚果红激活物也可以分别激发耶尔森菌(Yersinia spp．)和志贺氏菌(Shigella)的T3SS注射装置的形成。

注射装置的装配是分步进行的，基座先开始装配，然后再进行杆部和针状结构的组装。

基座的组成和装配在各种细菌的T3SS中都很保守。

基座一旦装配完成就可以分泌T3SS杆状结构和针状结构装配专门所需的一些蛋白。

针状结构装配完成后，T3SS注射装置就可以分泌细菌的效应蛋白。

细菌分泌效应蛋白进入到宿主细胞并不是简单针头注射的过程，还需要转位器(translocators)的协助。

转位器是由T3SS注射装置分泌的一种保守蛋白质，经针头注射装置分泌插入宿主细胞膜中形成小孔，注射装置的针头要与转位器的小孔相对接，细菌的效应蛋白才可以分泌到宿主胞质中。

如果缺少了转位器蛋白，细菌效应蛋白可以分泌但不能进入宿主细胞。

[1]
2.2 利用细胞装配系统直接形成组织工程三维复合支架
为克服目前组织工程中细胞和材料的复合方法中存在的缺陷，利用细胞装配系统将细胞和材料的共混物按照预先设定的结构直接打印成三维复合支架，并通过体外培养检测支架里细胞的形态和活性。

科学家设计了以下实验：
选用海藻酸盐和明胶的混合水凝胶作为支架材料，配制终浓度为7％且藻酸盐和明胶比例为3：4的混合物，用CaCI 溶液交联后，冷冻干燥，用扫描电镜观察共混材料的内部结构。

然后取出生3—5 d的新西兰乳兔的关节软骨组织，用Ⅱ型胶原酶消化获得原代软骨细胞并体外扩增至2或3代后备用。

再将软骨细胞悬液与复合水凝胶混合均匀后，再利用快速成形技术组装的细胞装配系统将此共混物直接打印成组织工程三维复合支架，并体外培养此复合支架。

在培养的1，7，14和21 d采用MTT的方法检测软骨细胞在支架中的增殖；培养7 d后用苏木精一伊红染色的组织学方法观测细胞的形态；培养14 d后采用免疫组化检测支架中软骨细胞的Ⅱ型胶原表达。

实验结果为：扫描电镜观察的结果表明共混物的内部是交错的网格结构，有着互相连通的孔；在细胞装配系统上按照预先设计的参数将细胞和材料直接组装为网格状的细胞，凝胶复合支架，尺寸为10 mm×10 mm×6 mm，锥虫蓝染色表明成形后支架里细胞的存活率大于90％；MTT 实验表明软骨细胞在细胞，凝胶的支架里增殖很快，21 d的吸光度是1 d的3．5倍；苏木精-伊红染色显示体外培养7 d后，复合支架里的软骨细胞都是圆形的，是生理状态下软骨细胞的正常状态．而且还可以看到正在分裂的细胞；免疫组化的结果表明培养14 d后，培养在支架里的软骨细胞仍保持着分泌Ⅱ型胶原的活性。

通过细胞装配系统按照预先设定的结构形成包含细胞的软骨组织工程三维支架，成形的一系列操作对细胞损伤极小，并且支架里的软骨细胞在体外培养中能够正常的生长，具有生理形态和软骨活性，从而为软骨修复提供了新途径。

本实验中采用细胞装配系统，将软骨细胞和复合的水凝胶(海藻酸盐和明胶)形成的共混物在该装配系统上按照预先设定的参数直接组装成包含细胞的软骨组织工程三维支架。

而后将该复合支架体外培养，并检测支架里细胞的形态和活性。

结果表明成形的一系列操作对细胞损伤极小，并且支架里的软骨细胞在体外培养中能够正常的生长，具有生理形态和软骨活性，从而为软骨修复提供了新途径。

[3]
3.结束语
细胞结构的装配能够减少和矫正蛋白质合成中出现的错误及所需的遗传物质信息量，并通过组装与去组装达到更易调控多种生物学过程的目的，因此对装配过程的研究具有重要的意义。

4. 参考文献
[1]康海泓，杨倩。

细菌III型分泌系统装配的研究进展。

[2]戴卓捷，杨光明。

细菌粘附素的分子结构和装配机制。

[3]朱琳，刘海霞，公衍道，赵南明，张秀芳。

利用细胞装配系统直接形成组织工程三维复合支架。

（在修改后的报告中，把字体大小修改成了规定的大小，并去掉了修改前报告中过于复杂的内容，尽量做到简洁容易理解。

谢谢老师的宝贵意见。

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