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        鎂制造染色體
        
			
        
				2019-04-29 09:16:13
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        日本研究人員報(bào)告了一種新型離子檢測器MARIO。使用它，他們表明，游離鎂離子(Mg2+)的細(xì)胞內(nèi)濃度的變化對于細(xì)胞分裂必須發(fā)生的染色體折疊是至關(guān)重要的。這些發(fā)現(xiàn)可以在當(dāng)前生物學(xué)中閱讀，為染色體組織提供了一種新的機(jī)制。
        

        鎂制造染色體
        

        細(xì)胞分裂對于新細(xì)胞在體內(nèi)形成是必不可少的，無論是在正常生長期間還是修復(fù)丟失或受損的細(xì)胞。在細(xì)胞分裂過程中，染色體開始凝聚并保持這種狀態(tài)，直到分裂完成。細(xì)胞中的許多蛋白質(zhì)控制著凝結(jié)，但是自由離子如Mg2+也是如此。
        

        “染色體帶負(fù)電荷。像Mg2+這樣的游離陽離子中和電荷，使染色體在細(xì)胞分裂過程中凝結(jié)，”國立遺傳學(xué)研究所(NIG)的Kazuhiro Maeshima教授解釋，他研究DNA的三維動(dòng)態(tài)。并領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。
        

        雖然已知Mg2+可能在染色體重排中起重要作用，但在細(xì)胞分裂過程中定量測量Mg2+濃度一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，Maeshima教授與大阪大學(xué)教授Takeharu Nagai合作，他是細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)化學(xué)探針開發(fā)的領(lǐng)導(dǎo)者。他們一起制定了MARIO(用于光學(xué)成像的鎂比率指示器)，一種測量Mg2+濃度的熒光探針。
        

        MARIO基于稱為YC3.60的鈣指示劑，由增強(qiáng)的青色熒光蛋白，黃色熒光蛋白VENUS和在稱為CorA的細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的Mg2+結(jié)合結(jié)構(gòu)域組成。Mg2+與CorA的結(jié)合導(dǎo)致MARIO的結(jié)構(gòu)變化，其改變熒光信號。
        

        “通過截?cái)郈orA并在結(jié)構(gòu)中引入隨機(jī)突變，我們可以通過Mg2+親和力和動(dòng)態(tài)范圍提高M(jìn)ARIO的性能，”Nagai說。
        

        Mg2+本身在細(xì)胞中豐富，但不是游離形式。相反，它通常被ATP捕獲。研究人員利用MARIO發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞分裂過程中，游離的Mg2+大大增加，使染色體凝聚。在從中期到后期的轉(zhuǎn)變期間，這種增加達(dá)到頂峰，這標(biāo)志著細(xì)胞分裂期間細(xì)胞膜開始顯示出破裂成兩個(gè)細(xì)胞的跡象。
        

        “我們發(fā)現(xiàn)ATP水平與游離Mg2+之間存在明顯的關(guān)系，”Maeshima說。“ATP越少，Mg2+越多，染色體濃縮越多。如果我們降低ATP水平，那么染色體就會更加濃縮。我們提出了一種新的機(jī)制，通過這種機(jī)制在細(xì)胞分裂過程中調(diào)節(jié)動(dòng)力學(xué)，其中ATP結(jié)合的Mg2+通過ATP的水解釋放出來。“
        

        由于細(xì)胞分裂是一種能??量密集型事件，因此推測該細(xì)胞將消耗更多的ATP。
        

        “我們不確定導(dǎo)致ATP需求的原因。但在細(xì)胞分裂過程中采取了一系列措施，因此我們對Mg2+水平的增加并不感到驚訝。
        

        癌癥等許多疾病都是由細(xì)胞分裂異常引起的。我們希望了解如何調(diào)節(jié)染色體濃縮將有助于我們了解這些疾病是如何發(fā)展的以及可能的治療方法，“Maeshima說。
        
			

			
          
        
			
        
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