真核生物很可能是由古生菌宿主和α-變形桿菌之間的共生伙伴關(guān)系產(chǎn)生的，后兩者分別產(chǎn)生了細胞體和線粒體。正因為如此，一些控制真核細胞分裂周期中關(guān)鍵事件的蛋白都起源于古生菌。這其中包括ESCRT-III蛋白，它在許多真核生物中催化細胞分裂的一步，在古生菌嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobus acidocaldarius）中也是如此。

然而，到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)任何一種古生菌有諸如周期蛋白依賴性激酶和周期蛋白之類的細胞周期調(diào)節(jié)因子的同源物，這些調(diào)節(jié)因子在所有真核生物中都能使得細胞周期事件有序進行。因此，古生菌細胞周期中的關(guān)鍵事件（包括細胞分裂）如何受到調(diào)控仍不清楚。

20S蛋白酶體是一個例外，它在古生菌和真核生物之間是保守的，它通過降解周期蛋白來調(diào)節(jié)真核生物的細胞周期。為了探究20S蛋白酶體在嗜酸熱硫化葉菌中的功能，來自英國倫敦大學(xué)學(xué)院、劍橋大學(xué)、弗朗西斯-克里克研究所、蘭卡斯特大學(xué)和瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員在一項新的研究中，通過晶體學(xué)方法解析出它的三維結(jié)構(gòu)，并且在體外在它受到抑制和沒有受到抑制時，對它的活性進行了生化分析。
 

他們利用流式細胞儀和超分辨顯微鏡在體內(nèi)檢測了蛋白酶體抑制對細胞分裂和細胞周期進程的影響。繼而用質(zhì)譜分析，他們鑒定出在細胞分裂過程中被蛋白酶體降解的蛋白。他們使用分子動力學(xué)模擬來模擬這一過程的機制。

在這項研究中，這些研究人員解析出嗜酸熱硫化葉菌的20S蛋白酶體在分辨率為3.7埃下的三維結(jié)構(gòu)，并利用這種結(jié)構(gòu)來模擬它對真核生物抑制劑（bortezomib）的敏感性。當(dāng)將這種抑制劑添加到同步培養(yǎng)物中時，他們發(fā)現(xiàn)它能讓細胞停滯在分裂中期，一個穩(wěn)定的ESCRT-III分裂環(huán)定位在兩個分離的復(fù)制前類核（prereplicative nucleoid）之間的細胞中心。然后利用蛋白質(zhì)組學(xué)確定了一種古生菌ESCRT-III同源物---CdvB---作為這種蛋白質(zhì)酶體的關(guān)鍵靶標，它必須被降解才能使得細胞分裂進行。

這些研究人員利用流式細胞儀和超分辨率顯微鏡，研究了CdvB和另外兩種古生菌ESCRT-III同源物CdvB1和CdvB2的定位模式，揭示了導(dǎo)致細胞分裂的事件序列。首先，一個CdvB環(huán)被組裝起來。然后，這個CdvB環(huán)作為模板讓收縮性ESCRT-III同源物CdvB1和CdvB2組裝在一起，從而形成一個復(fù)合的分裂環(huán)。接著，細胞分裂由蛋白酶體介導(dǎo)的CdvB降解觸發(fā)，這使得CdvB1:CdvB2共聚物收縮，從而牽拉著膜一起收縮。在收縮過程中，CdvB1:CdvB2共聚物被解體，使膜頸空出以促使脫落，產(chǎn)生兩個具有擴散開來的CdvB1和CdvB2的子細胞。

這項研究揭示了20S蛋白酶體在驅(qū)動復(fù)合ESCRT-III共聚物的結(jié)構(gòu)變化中的作用，使得基于ESCRT-III的分裂環(huán)能夠逐步組裝、解體和收縮。雖然目前還不清楚蛋白酶體抑制如何阻止嗜酸熱硫化葉菌細胞重置細胞周期以啟動下一個S期，但是這些數(shù)據(jù)更加有力地說明了真核細胞周期調(diào)控起源于古生菌。