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(xì)胞體和線粒體。正因為如此，一些控制真核細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞周期事件有序進(jìn)行。因此，古生菌細(xì)胞周期中的關(guān)鍵事件（包括細(xì)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(xì)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(jìn)行了生化分析。
 

他們利用流式細(xì)胞儀和超分辨顯微鏡在體內(nèi)檢測了蛋白酶體抑制對細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期進(jìn)程的影響。繼而用質(zhì)譜分析，他們鑒定出在細(xì)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(xì)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(xì)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(biāo)，它必須被降解才能使得細(xì)胞分裂進(jìn)行。

這些研究人員利用流式細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞重置細(xì)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(xì)胞周期調(diào)控起源于古生菌。