高尔基体是真核细胞中一个引人注目的重要细胞器，其进化起源尚不完全清楚。今天发表在BMC生物学杂志上的研究有助于揭示历史上的高尔基可能是如何形成并获得其重要的堆叠“煎饼”结构的。在这篇博客中，作者莱尔·巴洛讨论了这项研究，并解释了采用进化方法研究细胞生物学的重要性。

真核细胞(如人类细胞和植物细胞)内最容易辨认的结构之一是高尔基体。这个细胞器由一系列膜状的隔室组成，这些隔室紧密地堆叠在一起，就像一叠薄煎饼。这些高尔基体间室，也被称为池，是内质网合成的过程和排序蛋白，用于其他细胞器或细胞的外部环境。

这种重要的作用使高尔基体对健康的细胞功能具有根本的重要性，据认为，高尔基体存在于真核生物的最后一个共同祖先中，他们生活在大约15亿年前。此外，在神经退行性疾病的进展过程中，特征性的堆叠结构发生破坏。

尽管高尔基体堆积的重要性，但人们对这种结构是如何维持的知之甚少。许多不同的蛋白质与人类细胞中的高尔基体组织有关。这些包括一些杆状的高尔基蛋白，称为高尔基蛋白，它将高尔基膜系在其他膜或细胞骨架蛋白上。

然而，在一些真核生物中，如面包酵母和一些单细胞寄生虫，高尔基体是由不堆叠在一起的隔间组成的。其中一种寄生虫是引起痢疾的内阿米巴原虫。这些生物体中缺乏堆积，这就提出了一个问题:这些真核生物是否可能通过丢失编码高尔基蛋白的保守基因而丢失了高尔基蛋白堆积。

一种理解高尔基体结构的进化方法

为了研究真核生物中不同堆积和未堆积的高尔基体结构，我们采用了一种进化的方法，如我们最近的BMC生物学文章所述。从真核生物树中已经获得的基因组序列数据使我们能够进行比较基因组分析，评估真核生物中golgin基因的保存情况。

此外，由于这种方法是基于比较堆叠高尔基体的真核生物与未堆叠高尔基体的真核生物，我们调查了一种特别相关的真核生物的高尔基体进行比较:Mastigamoeba（变形鞭毛虫）。

Mastigamoeba（变形鞭毛虫）是一种自由生活的内阿米巴的近亲，以前没有发现高尔基体。然而，通过分析来自Mastigamoeba（变形鞭毛虫）的新序列数据，我们发现了编码高尔基体功能蛋白的基因的存在，这表明高尔基体一定以某种形式存在。然后我们决定这个假想的高尔基体的结构使用本地化高尔基标志蛋白的测定,COPI -β,揭示unstacked隔间内分散的细胞(右)。

高尔基体的一种古老的叠放高尔基体

考虑到这些结果，我们通过广泛抽样远亲真核生物对高尔基体基因保护的最终分析从两个方面阐明了高尔基体的进化。

首先，我们寻找的基因中没有一个在真核生物中丢失，而在高尔基体堆积的真核生物中却一直保存着。令人惊讶的是，这表明高尔基体形态的进化不能用人类高尔基体堆积蛋白的保存来解释。

相反，似乎许多不同的真核生物已经进化到使用不同于人类的蛋白质来维持(或失去)祖先堆积的高尔基体。这一结果与一种解释相一致，即高度组织的高尔基体形态可能是通过许多不同蛋白质的累积活动而形成的，而不是由一个(或几个)蛋白质作为一个关键

第二，虽然在真核生物中消失了，但对真核生物多样性中一些人类高尔金蛋白的保存使我们能够推断这些高尔金蛋白存在于真核生物的最后一个共同祖先中，他们生活在大约15亿年前(见上图)。

一个复杂的祖先

这提供了比以前更高的分辨率重建祖先高尔基体，并明确表明，它是由多个功能不同的隔间组成(下图)。

这篇论文作为“进化之光”系列的一部分发表在BMC生物学杂志上。