研究人員發(fā)現(xiàn)人類細胞如何保持正確數(shù)量的染色體
細胞分裂是人類,動物和植物中必不可少的過程,因為死亡或受傷的細胞在整個生命過程中得到補充。細胞在普通人中至少分裂十億次,通常沒有任何問題。然而,當細胞分裂出錯時,它可能導致一系列疾病,如癌癥,生育和發(fā)育問題,包括出生時染色體數(shù)量錯誤的嬰兒,如唐氏綜合癥。
現(xiàn)在,英國倫敦瑪麗皇后大學(QMUL)的研究人員發(fā)現(xiàn)了細胞分裂過程中染色體如何被拉開的機制的一個重要部分,因此每個新細胞都有一套完整的細胞。
“在細胞分裂過程中,母細胞分裂為兩個子細胞,在此過程中,母細胞中的DNA以染色體的形式包裹,被分成兩組。為此,稱為微管的繩狀結構。QMUL生物和化學科學學院的結構細胞和分子生物學高級講師Viji Draviam博士說:“在一個叫做動粒的特殊位點抓取染色體,將DNA拉開。”
“我們已經(jīng)確定了兩種蛋白質 - 微小的分子機器 - 能夠在染色體和微管之間正確連接。當這些蛋白質不能正常運作時,細胞就會失去或獲得染色體。這一發(fā)現(xiàn)讓我們看到了重要的一步。在細胞分裂的過程中。“
這項研究發(fā)表于今天發(fā)表在Nature Communications雜志上,有助于解釋稱為非整倍性的病癥 - 當細胞最終染色體數(shù)量錯誤時。
使用高分辨率顯微鏡觀察活體人體細胞的內部運作,英國劍橋大學的Draviam博士及其同事和德國海德堡的歐洲分子生物學實驗室發(fā)現(xiàn)了兩種蛋白質--Aurora-B激酶和BubR1結合的PP2A磷酸酶 - 相互作用,分別添加或去除磷酸基團,以正確控制微管與染色體的附著。
共同作者,德拉維亞博士的博士生Duccio Conti說:“我們發(fā)現(xiàn)Aurora-B激酶和BubR1結合的磷酸酶之間的平衡對于維持人體細胞中正確的染色體數(shù)量非常重要。”
了解細胞分裂的潛在分子機制可以幫助治療一系列疾病和病癥。
“侵襲性癌癥通常顯示不規(guī)則數(shù)量的染色體。正常人類細胞通常有23對染色體;然而,癌細胞可以有50個或更多染色體。要明確診斷非整倍性的潛在原因,還要專門針對或治療非整倍性,要了解導致非整倍性的原因,“Draviam博士補充道。
有些人天生就有突變使他們易于非整倍性。一種這樣的病癥是鑲嵌雜色非整倍性(MVA),其中患者缺少一小部分BubR1蛋白。這是一種非常罕見的疾病,但受影響的人可能患有小頭畸形(小于正常頭部),生長受限,大腦和神經(jīng)系統(tǒng)問題,發(fā)育遲緩,精神殘疾和癲癇發(fā)作,以及患癌癥的風險增加。
Draviam博士說:“看看在他們的DNA中缺少部分BubR1基因的MVA患者的AuroraB激酶水平將是有用的。為了抵消這些患者中BubR1的喪失,可能會減少Aurora-B。我們也很想知道染色體是否在缺乏BubR1結合磷酸酶的患者中正常捕獲。這可能揭示了解決患有BubR1突變的患者中染色體數(shù)量的其他變化的新方法。
“在生育治療中,研究這兩種蛋白質在動粒上的水平將是有用的,以便選擇健康的卵子植入女性的子宮中,為她們提供成功懷孕的最佳機會。”
Draviam博士總結道:“通過促進對染色體分離過程的分子理解,這項工作將支持未來染色體數(shù)量不斷變化的各種疾病的預測標記或藥物靶標的發(fā)展。”
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