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未來有望治療中利用細胞繼承正確染色體功能獲益

時間:2017-1-4閱讀:172
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未來有望治療中利用細胞繼承正確染色體功能獲益

Z近,研究人員報道稱,一種對張力敏感的“故障安全性”蛋白,可在我們細胞分裂的時候,確保所產生的兩個細胞系繼承了正常數目的染色體。

當一個細胞分裂時,在被稱為有絲分裂的過程中,分裂的細胞產生其每條染色體的一個副本。然后將它們進行分配,這樣每個子細胞都繼承了每條染色體的一個副本。如果這個過程失敗,一個子細胞Z終就有太多染色體,而其他子細胞則有太少染色體,所產生的細胞會死亡、發生故障,或者在某些情況下癌變。事實上,這種情況——稱為非整倍性,在腫瘤細胞中是Z常見的基因異常。

在這項研究中,研究人員展示了一個參與有絲分裂的關鍵蛋白質,如何有助于防止細胞分裂過程中的染色體異常分配,從而減少了非整倍性的風險。這些發現為細胞分裂過程提供了新的見解,并可能指導開發新的化療藥物,靶定細胞分裂機制。

這種分子在人類中被稱為ch-TOG,是一種蛋白質,它參與感知兩套染色體是否被正確分配,這樣,在細胞分裂之前,它們將會被吸引到相反的方向。這個蛋白質得名是因為它是由一個基因產生的,這個基因在結腸癌和肝癌中是過分活躍的,被稱為Colonic-Hepatic Tumour-Overexpressed基因(ch-TOG)。ch-TOG的版本出現在許多不同的物種中,是它對于正常細胞功能*的一個指標。為了方便起見,研究人員研究了存在于酵母中的一個版本,稱為Stu2。

在細胞準備分裂時,Stu2通過復制每條配對的染色體,而開始起作用。每條染色體包含一個蛋白質復合體,其組成一種稱為著絲粒的結構,是一個運動控制中心。當需要分離染色體對時,細細的線狀細絲——稱為微管,從細胞系的相反兩端延伸,并與著絲粒連接起來。正常情況下,來自細胞一邊的微管,抓住來自一條配對染色體的著絲粒,來自細胞另一側的微管,則依附于另外一條配對染色體的著絲粒。

當兩條微管開始拉動時,復制的染色體分離,并且每條被吸引到細胞的另一側。作者發現,Stu2是這個動粒結構的一個關鍵部分。為了闡明Stu2的功能,研究人員分離了著絲粒,并將它們與微珠連接在一起,然后用一束強烈的激光光束——一種稱為激光陷阱的技術,將其固定在適當的位置。一旦把微珠固定到位,研究人員就能讓微管附著在具有和沒有Stu2著絲粒。然后,他們把微管從珠子上拉開,逐漸增加張力,直到連接中斷。這種技術允許他們在皮牛頓力(pN)的范圍內測量連接的張力。1 pN是百萬兆分之一牛頓力。在地球上,1 pN是大約一個血液細胞的重量。

研究人員發現,當Stu2存在時,隨著張力增加,這種連接變得更加穩定。隨著張力從1pN升高到5pN,連接的持續時間平均從20分鐘增加到將近一個小時。然而,當Stu2被移除時,相反的事情發生了。隨著張力1 pN增加5 pN,連接持續時間從34分鐘下降到8.5分鐘。

研究人員推測,Stu2似乎是一種“故障安全”機制,確保復制染色體的正確定位,以在細胞分裂時正確地分開。當著絲粒連接的微管來自于細胞的相反方向,并被拉到相反的方向時,它們就產生張力,使Stu2穩固這種連接。

有一種理論認為,它沿著叫做手指陷阱(finger trap)的兒童魔術玩具起作用,當你試圖拔出插入的手指時,這種編織管會產生更大的力,但是當你把你的手指擠在一起時,它慢慢松開。這是確定的*個分子,參與感知張力,以確保細胞系繼承正確的染色體。

 

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