세포 내 부위 특이적 3D 현미경법으로 시각화한 템플릿 없는 홀로코콜리스 결정화

초록 생물학적 결정화는 자연에서 발견되는 가장 복잡하고 다양한 물질들을 생성한다. 가장 인상적인 예 중 하나는 단세포 해양 조류에 의해 형성되는 칼슘 탄산염 구조인 코콜리스이다. 결정의 방향과 배열에 대한 정교한 조절에도 불구하고, 이 세포들이 결정 핵생성을 조절하는 메커니즘은 생체 내 결정화를 실험적으로 조사하기 어려워 아직 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 평면 육방정계 방해석 결정으로 구성된 초구조인 홀로코콜리스 형성 중의 세포 내 결정화에 대해 보고한다. 우리는 결정이 침전하는 세포 내 부위에 직접 접근하기 위해 연속적 동결 초점 이온 빔-주사전자현미경 밀링 전략을 확립하였다. 동결 전자 단층촬영(cryoET)은 결정의 핵생성과 성장 모두가 등방성 환경 내에서 그리고 cryoET로 구분 가능한 어떠한 템플릿 구조 없이 일어나는 생체광물화 양상을 보여준다. 이러한 관찰에 기초해, 초기 무작위 핵생성 후에 배열 단계가 뒤따르는 2단계 메커니즘을 제안한다. 이러한 과정은 질서가 점진적으로 진화하는 다른 생체광물화 현상에도 공통적일 수 있다.