分子與細胞

上皮細胞極性的奧秘

上皮細胞極性的奧秘 (The novel polarity in epithelial cells)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:上皮細胞の微管配向の謎を解明

受精卵經不斷分化建構各種細胞,並配合不同機能需要,形成特定的形狀或構造。例如纖維母細胞 (fibroblast) 的不固定形狀、上皮細胞則是扁平、方形或柱狀。在細胞形狀或構造的形成,微管 (microtubule)、肌動蛋白纖維 (actin filament) 等細胞骨架 (cytoskeleton),扮演重要的角色。

微管是具有加入端 (plus-ends) 及減去端 (minus-ends) 極性 (polarity) 的纖維狀構造。在細胞分裂,進行紡錘體形成、染色體分配時,微管扮演重要角色;在靜止期 (stationary period),微管作為物質運輸的橋梁,因此需配置在細胞內適當的位置及方向。纖維母細胞等大多數細胞,微管減去端連結於中心體 (centrosome),加入端則放射狀分佈、朝向細胞外側(圖1)。

促進胺基酸代謝延長壽命

促進胺基酸代謝延長壽命
(Enhancing amino acid catabolism extends lifespan)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:アミノ酸代謝促進で長寿に~Sアデノシルメチオニン代謝が寿命延長の鍵~

降低因年齡增長罹患癌症、糖尿病、心肌梗塞等疾病的風險-而使壽命延長,成為超高齡社會必須面對的課題。但老化影響生理或壽命的分子機制,實不易解析,因年齡增長的生理變化非常複雜,且每次實驗所需的時間過長,造成研究本身相當困難。

所以老化(ageing)研究的對象,常使用壽命較短的模式生物,如線蟲、果蠅。近年,藉由限制攝取食物、或減弱胰島素訊息傳遞(insulin signaling)來延長壽命,是從哺乳類到單細胞生物如酵母菌都能觀察到的現象,逐漸被認為是跨物種、共通的老化機制。

乙醯膽鹼

乙醯膽鹼 (Acetylcholine)
國立臺灣師範大學生命科學系 洪修翊

乙醯膽鹼在生物體內主要是做為神經傳導物質,也就是將神經的動作電位訊號自上游的突觸前神經元傳到下一個突觸後神經元的化學分子。 脊椎動物的中樞神經系統(大腦與脊髓)有許多分泌乙醯膽鹼的神經纖維。

此外周邊神經系統中,許多神經元間的傳導也使用乙醯膽鹼作為神經傳導物質,包括運動終板、交感與副交感的神經的節前與節後神經元間,以及副交感的節後神經元與作用器官間的傳導。很多人認為乙醯膽鹼作為副交感活性的神經傳導物質,但是事實上,引發的打或逃 (fight or flight) 反應的交感活性,其節前與節後間的傳導一樣是乙醯膽鹼(圖一)。

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圖一 交感神經示意圖。(本文作者洪修翊繪,參考資料:https://en.wikipedia.org/wiki/Synapse)

菜籽類固醇 ─ 植物如何以不動應萬動?

菜籽類固醇 (Brassinosteroid) ─ 植物如何以不動應萬動?
國立臺灣大學植物病理與微生物學研究所碩士 黃俊慈

在充滿變數的自然環境中,植物究竟是如何以不「動」應萬「動」的呢?以生長與防禦的轉換為例,這兩項活動都需要耗費極大能量,植物是如何抉擇自己應當要努力生長,抑或應該武裝自己以避免病原菌入侵呢?

玉米素

玉米素 (Zeatin)
國立臺灣師範大學生命科學系碩士陶韻婷

玉米素 (zeatin) 是一種植物生長激素 (plant-growth hormones),最早由未成熟玉米 (Zea mays L.) 種子的胚乳中分離出來,這種腺嘌呤 (adenine) 的衍生物可促使細胞進行分裂,屬於細胞分裂素 (cytokinins, CK) 的一種。常應用於促使側芽生長、果實生成、種子發芽,防止蔬菜葉片變黃等。椰漿中所含的細胞分裂素亦為玉米素,現在也有以人工合成白色粉末的玉米素。玉米素雖然是植物生長激素,但是科學家們發現玉米素也會影響動物細胞的生理反應!

細胞構造
細胞內測量長度的蛋白質

細胞內測量長度的蛋白質

細胞內測量長度的蛋白質(A nanometer ruler determines the repeat length)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:細胞内で長さを測るタンパク質を発見A molecular ruler determines the repeat length in eukaryotic cilia and flagella

你是否能測量奈米大小的長度呢?奈米是毫米的百萬分之一,比頭髮尖端更微細,無法徒手測量。在人類細胞內,具有無數固定長度或大小的構造,細胞合成這些構造時,究竟是如何測量它們的長度呢? 有研究者提出「奈米分子尺規」假說,認為存在固定長度的蛋白質作為奈米分子尺規(簡稱奈米尺),來調控這些構造的長度。雖過去研究指出較為原始的原核生物如細菌或病毒等具有奈米尺,但仍不知高等生物如人類是否也有奈米尺。

染色體結構捕捉技術

染色體結構捕捉技術 (3C, Chromosome Conformation Capture)
國立臺灣大學動物所碩士陳政儀

自從人類開始使用顯微鏡觀察細胞以來,細胞核內的絲狀染色體構造一直為科學家所好奇。隨著逐步建構的遺傳學與生物化學概念,包括:由四個鹼基構成密碼的DNA是生物體內的主要遺傳物質,影響性狀表現的基因位在染色體上,DNA是由雙股螺旋分子所構成,強化子 (enhancer) 影響啟動子 (promoter) 對其所屬基因的表現調控等。

β-胡蘿蔔素與其用途

β-胡蘿蔔素與其用途 (β-carotene and its use)
國立成功大學化工所碩士詹明章

小時候媽媽總是說:「要多吃紅蘿蔔,眼睛才會明亮有活力。」但總是害怕紅蘿蔔的特殊氣味而偷偷倒掉,到底為什麼長輩這麼喜歡紅蘿蔔,它到底有什麼特殊魔力呢?

G蛋白質耦合受體-2(G protein couple receptor)

G蛋白質耦合受體-2(G protein couple receptor)
國立臺灣大學生命科學系岳威廷碩士

G蛋白耦合受體是細胞表面種類上最多的一類受體,透過名為G蛋白的嘌呤核苷酸結合蛋白(guanine nucleotide-binding protein)作用將外來訊息傳遞進入細胞。目前有將近1000種G蛋白耦合受體已經被發現,可分別與類花生酸(eicosanoid)、多種神經傳導物質(neurotransmitter)、神經胜肽(neuropeptide)和胜肽荷爾蒙(peptide hormone)等的訊息分子結合。再者,感光細胞中的視紫紅質也是一種G蛋白耦合受體,可以被光所激活。由於G蛋白耦合受體參與很多生理反應,目前已知,大約40%的現代藥物都與G蛋白耦合受體有關。

G蛋白耦合受體的研究最早建立在研究荷爾蒙如何調控環形ATP(cyclic ATP)。例如:當嗅神經的纖毛接收氣味分子時,會活化腺苷酸環化酶(adenylyl cyclase)及增加環狀腺苷單磷酸(cAMP),除此之外,這些反應的進行被發現是需要鳥苷三磷酸(GTP)的參與,這些結果指向氣味分子會經由活化細胞膜上的G蛋白耦合受體活化腺苷酸環化酶導致環狀腺苷單磷酸的增加,而環狀腺苷單磷酸的增加則會開啟鈉離子通道(Na+ channel),開啟神經訊號傳導。

G蛋白

G蛋白 (guanine nucleotide-binding protein)
國立臺灣大學生命科學系岳威廷碩士

G蛋白是鳥苷酸結合蛋白 (guanine nucleotide-binding protein) 的簡稱,是由三個不同分別被命名為α、β及γ的次單元所構成,所以G蛋白也被稱為異源三質型G蛋白(為了和其他嘌呤核苷酸結合蛋白做區別)。α次單元會透過和嘌呤核甘酸結合來調控G蛋白的活性:當α次單元和鳥苷雙磷酸 (GDP) 結合時,會和β及γ次單元形成耦合體,此時G蛋白呈現未活化狀態;當G蛋白耦合受體接上訊號分子後,會造成α次單元的GDP被GTP置換而活化α次單元,接著使α次單元和β/γ次單元分離,活化後的α次單元和β/γ次單元會各自開啟下游的訊息傳遞機制。

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G蛋白耦合受體作用機制示意簡圖。(岳威廷繪圖)

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