分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章，标题为“pH variations enable guanine crystal formation within iridosomes”，通讯作者是来自以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所分子遗传学系的Dvir Gur，主要研究兴趣为生物体中的有机晶体。

许多动物通过一种被称为虹膜体的膜结合细胞器内堆叠的鸟嘌呤晶体来反射和放大光线，从而产生鲜艳的色彩。虽然虹膜体中鸟嘌呤晶体的存在已经得到证实，但促进不溶于水的鸟嘌呤积累并驱动其结晶的分子机制仍不清楚。

为了阐明虹膜体中鸟嘌呤晶体形成的机制，作者首先用冷冻聚焦离子束扫描电镜（Cryo-FIB-SEM）和冷冻透射电镜（Cryo-TEM）观察了斑马鱼虹膜细胞内天然状态下膜结构细胞器和晶体的形态与分布，发现晶体首先出现在小于100 nm的细胞器中，然后逐渐生长到长度达到几微米。作者用冷冻扫描透射电镜-能谱分析（Cryo-STEM-EDS）分析了细胞器和晶体的元素组成，发现晶体的元素组成符合鸟嘌呤的特征。在此基础上，作者利用冷冻电子衍射（Cryo-ED）确定衍射图谱可对应为无水β-鸟嘌呤晶体。随后，作者通过大量晶体学和光谱学的实验，将有序鸟嘌呤晶体和富含无序鸟嘌呤的细胞器进行对比，推断出细胞器内的鸟嘌呤处于质子化状态。

因此，作者用pH敏感的LysoTracker和LysoSensor染料对虹膜细胞进行了共聚焦成像，发现早期虹膜体酸性更强，随着晶体长大成熟，其pH逐渐变为中性。随后，作者使用巴弗洛霉素A1、兰索拉唑和氯喹等药物处理斑马鱼幼鱼，来破坏细胞器的pH调节功能，并发现抑制酸化会显著减少鸟嘌呤晶体的形成，但不影响已形成的成熟晶体。因此，作者提出，虹膜体在发育早期处于酸性状态，允许质子化的鸟嘌呤积累，随着虹膜体的成熟，其pH值会逐渐向中性转变，促进鸟嘌呤的去质子化，从而引发结晶。

总之，作者通过晶体学研究和pH成像技术，揭示了斑马鱼虹膜体中鸟嘌呤晶体形成的分子机制。

本文作者：ZCL

责任编辑：LZ

DOI：10.1038/s41589-025-02020-0

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-02020-0