細(xì)胞分裂以生長新組織或補(bǔ)救受損細(xì)胞，但是當(dāng)細(xì)胞分裂出錯(cuò)時(shí)，它可能造成更多的傷害而不是好處。為了避免可怕的后果，即疾病和不必要的細(xì)胞死亡，細(xì)胞使用一套故障，以確保每次均勻分配?，F(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的機(jī)制，通過這種機(jī)制，細(xì)胞可以完成

通常，細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以松散，冗長的線條組裝成一條未纏繞的線軸。在細(xì)胞分裂期間，這些鏈將自身卷成緊密結(jié)合的染色體并在細(xì)胞的赤道上排列。為了為這個(gè)合唱線形成騰出空間，柔軟的細(xì)胞圍成一個(gè)完美的球體?？茖W(xué)家早就知道，如果一個(gè)細(xì)胞在這個(gè)階段不能圓，它就不能分裂。這項(xiàng)于2019年2月28日在Nature Communications上發(fā)表的新研究提出了一個(gè)新穎的想法：如果一個(gè)細(xì)胞過于用力，那么分裂就變得同樣不可能了。

該報(bào)告的共同資深作者，OIST Membranology Unit的首席研究員Keiko Kono教授說：“有許多報(bào)道的細(xì)胞沒有足夠的力量進(jìn)行整理，但這是第一例報(bào)告過度用力的病例。” 研究人員發(fā)現(xiàn)了另一種情況，其中一個(gè)關(guān)鍵的故障保護(hù)被移除，細(xì)胞產(chǎn)生過多的力量，而分裂只是停滯不前。雖然染色體仍沿細(xì)胞赤道組織，但稱為“紡錘體裝配檢查點(diǎn)”的階段不能超過這一點(diǎn)。

“染色體只是精美對齊，”科諾說，“但檢查站無法釋放。”

Kono與東京大學(xué)的共同資深作者M(jìn)akoto Nakanishi教授以及東京大學(xué)，山口大學(xué)，名古屋市立大學(xué)，京都大學(xué)和日本癌癥研究基金會(huì)的其他合作者一起進(jìn)行了這項(xiàng)研究。在OIST，Kono Unit開展相關(guān)研究，研究細(xì)胞如何根據(jù)不同刺激(包括對其外膜的損傷)改變形狀。這項(xiàng)研究促進(jìn)了我們對細(xì)胞如何發(fā)揮作用的理解，并且有朝一日可以告知我們?nèi)绾沃委熢S多醫(yī)學(xué)疾病，從聽力損失到癌癥。

分子制動(dòng)器有助于保持平衡

在培養(yǎng)皿中，細(xì)胞傾向于平放，就像粘在烤盤上的新鮮烤餅干一樣。在分裂期間，他們在盤子上膨脹，形成小球。已經(jīng)證明，一種稱為細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶1或Cdk1的蛋白質(zhì)有助于推動(dòng)這種舍入行為。Cdk1引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞表面積聚細(xì)絲，稱為F- 肌動(dòng)蛋白。F-肌動(dòng)蛋白與蛋白質(zhì)伴侶 - 肌球蛋白一起使用 - 拉緊表面并使細(xì)胞變圓。

“但這里有一種謎題，”河野說。在細(xì)胞分裂開始時(shí)，細(xì)胞表面的張力穩(wěn)定增加。但是一旦染色體在赤道上對齊，張力平穩(wěn)并保持幾乎恒定，直到細(xì)胞最終分裂。“[既定理論]解釋了這種線性增長，但它并沒有解釋為什么力量穩(wěn)定 - 我們的工作解釋了這一點(diǎn)。”

為了解開這個(gè)謎團(tuán)，研究人員創(chuàng)造了突變細(xì)胞，其中由Cdk1引發(fā)的連鎖反應(yīng)被破壞。通常，Cdk1觸發(fā)一系列事件，提示細(xì)胞構(gòu)建肌動(dòng)蛋白絲。像點(diǎn)火中的鑰匙一樣，Cdk1下游的蛋白質(zhì)激活F-肌動(dòng)蛋白裝配線，將分子鏈接串在一起以產(chǎn)生每個(gè)單獨(dú)的細(xì)絲?？茖W(xué)家懷疑，如果一種蛋白質(zhì)突然啟動(dòng)這一過程，另一種蛋白質(zhì)必須起到制動(dòng)作用才能使其減速。

他們發(fā)現(xiàn)，顯然，Cdk1會(huì)介入這個(gè)角色。在提示細(xì)胞構(gòu)建肌動(dòng)蛋白絲后，Cdk1修改了裝配線本身，在肌動(dòng)蛋白累積過多之前停止構(gòu)建。在突變細(xì)胞中，其中Cdk1被阻止制動(dòng)，肌動(dòng)蛋白堆積在細(xì)胞表面并導(dǎo)致張力不受控制地構(gòu)建。除非重新制動(dòng)制動(dòng)器，否則突變細(xì)胞不能分裂。

細(xì)胞分部的'金發(fā)姑娘區(qū)'

結(jié)果表明細(xì)胞表面的過度緊張會(huì)破壞分裂，但需要進(jìn)一步研究才能確切知道原因。將來，Kono計(jì)劃研究在細(xì)胞膜上作用的力如何影響分裂的時(shí)間，特別是在主軸裝配檢查點(diǎn)的兩側(cè)。在檢查點(diǎn)之后，完美的一排染色體被撕成兩半，為每個(gè)產(chǎn)生的子細(xì)胞提供等量的遺傳物質(zhì)。

為了準(zhǔn)備這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，電池需要一切正常。

“如果染色體不能很好地排列和分布，就會(huì)立即誘發(fā)疾病，”河野說。為了使染色體均勻分配，細(xì)胞必須足夠圓，但不能太多。“你可以直觀地想象，如果你的力量減少了，你就無法完成。但如果你過多了，這也是有害的;這是一個(gè)新想法。”