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PXo小體的發(fā)現(xiàn)
磷酸鹽（Pi）是生命必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)。在細菌中，Pi儲存在多磷酸鹽顆粒中，而在酵母和植物細胞中，Pi主要儲存在液泡中。那么，動物細胞中的Pi是如何代謝、存儲的？科研人員在果蠅細胞中發(fā)現(xiàn)了一個儲存Pi的全新細胞器。
研究團隊首先給果蠅喂食了膦甲酸（PFA，能抑制腸吸收細胞對磷的吸收），對腸內(nèi)膜細胞的成像結(jié)果顯示，PFA作用下，腸干細胞加速增殖、導致新生的腸吸收細胞（EC）數(shù)量激增。降低了食物中Pi的水平也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果。為了找出低Pi攝入是如何產(chǎn)生這種影響的，科研人員調(diào)查了低Pi水平是否會影響基因表達。研究發(fā)現(xiàn)，一種被稱為PXo的基因能夠編碼一種Pi感應蛋白。于是，他們用AlphaFold預測了果蠅PXo蛋白及其人類直系同源XPR1的結(jié)構(gòu)、并做了結(jié)構(gòu)比對，找到了PXo蛋白上的Pi感應域。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當細胞被剝奪Pi時，PXo基因的表達會下調(diào)。定位實驗顯示，PXo蛋白主要位于腸吸收細胞中，在其他細胞中很少見。PXo蛋白集中分布在細胞的一些有多層膜的橢圓形結(jié)構(gòu)中（一種全新的細胞器，被稱作PXo小體）。Pi被PXo蛋白轉(zhuǎn)運進入PXo小體后，儲存起來，可轉(zhuǎn)化為膜的主要成分。
當飲食中的Pi不足時，PXo小體中的膜成分將顯著減少，最終PXo小體會被降解并通過下圖所示的機制促使腸干細胞增殖。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，其他微量元素會儲存在果蠅的囊泡中。但在最新研究中，PXo小體是磷酸鹽特有的儲庫。此外，雖然這項研究的重點是果蠅，但該發(fā)現(xiàn)可能具有深遠的意義，它將為醫(yī)學、營養(yǎng)和健康領域的更多相關發(fā)現(xiàn)奠定基礎。
（1）Pi被PXo蛋白轉(zhuǎn)運進入PXo小體后儲存起來，也可轉(zhuǎn)化為膜的主要成分

磷脂

磷脂

，Pi作為營養(yǎng)物質(zhì)在細胞內(nèi)參與

DNA、RNA或核酸

DNA、RNA或核酸

等大分子物質(zhì)的合成。
（2）研究人員發(fā)現(xiàn)當細胞缺乏磷酸鹽時，PXo基因的表達較弱，同時腸干細胞過度分裂。因此提出“Pi變化后通過影響PXo基因的表達來影響細胞分裂速度”請補充實驗證據(jù)，并寫出實驗思路與預期。

將PXo過表達載體導入腸干細胞，缺乏Pi時，轉(zhuǎn)基因腸干細胞分裂速度慢于對照組非轉(zhuǎn)基因腸干細胞，或敲除腸干細胞PXo基因，正常Pi時，敲除細胞分裂速度快于非敲除組。

將PXo過表達載體導入腸干細胞，缺乏Pi時，轉(zhuǎn)基因腸干細胞分裂速度慢于對照組非轉(zhuǎn)基因腸干細胞，或敲除腸干細胞PXo基因，正常Pi時，敲除細胞分裂速度快于非敲除組。

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（3）PXo小體是磷酸鹽特有的儲庫，線粒體有氧呼吸的主要場所，葉綠體是光合作用場所，從結(jié)構(gòu)與功能的角度分析上述細胞器結(jié)構(gòu)特殊性的意義。

細胞吸收的Pi以磷脂形式儲存在膜中，PXo小體具有多層膜結(jié)構(gòu)利于儲存足量的Pi；線粒體內(nèi)膜折疊成嵴增大膜面積，利于有氧呼吸第三階段進行；葉綠體類囊體疊加形成基粒擴大類囊體膜面積利于光反應進行

細胞吸收的Pi以磷脂形式儲存在膜中，PXo小體具有多層膜結(jié)構(gòu)利于儲存足量的Pi；線粒體內(nèi)膜折疊成嵴增大膜面積，利于有氧呼吸第三階段進行；葉綠體類囊體疊加形成基粒擴大類囊體膜面積利于光反應進行

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（4）從穩(wěn)態(tài)與平衡、物質(zhì)與能量角度分析Pxo小體維持動物Pi相對穩(wěn)定的機制及意義。

當飲食中的磷酸鹽不足時，一方面，PXo小體被降解，釋放出磷酸鹽供細胞使用，（通過補償機制）維持細胞中的Pi水平穩(wěn)態(tài)；另一方面，PXo小體的降解解除了PXo小體對Cka蛋白的抑制作用，并進一步激活JNK信號，促使干細胞增殖，形成更多腸吸收細胞，從而盡可能吸收磷酸鹽，維持Pi的相對穩(wěn)定。增強了動物對低Pi環(huán)境的適應，利于個體的生存。當飲食中的磷酸鹽充足時，PXo小體抑制腸干細胞增殖，既滿足了儲存Pi的需要又避免了物質(zhì)和能量的浪費

當飲食中的磷酸鹽不足時，一方面，PXo小體被降解，釋放出磷酸鹽供細胞使用，（通過補償機制）維持細胞中的Pi水平穩(wěn)態(tài)；另一方面，PXo小體的降解解除了PXo小體對Cka蛋白的抑制作用，并進一步激活JNK信號，促使干細胞增殖，形成更多腸吸收細胞，從而盡可能吸收磷酸鹽，維持Pi的相對穩(wěn)定。增強了動物對低Pi環(huán)境的適應，利于個體的生存。當飲食中的磷酸鹽充足時，PXo小體抑制腸干細胞增殖，既滿足了儲存Pi的需要又避免了物質(zhì)和能量的浪費

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