華盛頓大學(xué)和弗雷德哈欽森癌癥研究中心的研究人員于5月5日在該雜志上發(fā)表報告稱，一種對張力敏感的“失敗安全”蛋白質(zhì)有助于確保當(dāng)我們的細胞分裂后，這兩種細胞繼承了正常數(shù)量的染色體。細胞。當(dāng)細胞分裂時，在稱為有絲分裂的過程中，分裂細胞會復(fù)制每個染色體。然后它分配它們，使每個子細胞遺傳每個染色體的一個拷貝。

如果這個過程失敗并且一個子細胞最終染色體太多而另一個子細胞染色太少，則所得細胞會死亡，出現(xiàn)故障，或者在某些情況下會變成癌細胞。實際上，這種稱為非整倍性的病癥是腫瘤細胞中最常見的遺傳異常。

在本周報道的研究中，研究人員展示了一種涉及有絲分裂的關(guān)鍵蛋白如何幫助防止細胞分裂過程中染色體的異常分布，從而降低非整倍性的風(fēng)險。

“該研究結(jié)果為細胞分裂過程提供了新的見解，并可能指導(dǎo)針對分裂機制的新型化療藥物的開發(fā)，”主要作者，Susan Biggins實驗室的博士后研究人員Matthew Miller在Fred Hutchinson癌癥中說。研究中心的基礎(chǔ)科學(xué)部門，該論文的高級作者，華盛頓大學(xué)生理學(xué)和生物物理學(xué)副教授Charles L. Asbury。

該分子在人體中稱為ch-TOG，是一種參與感知兩組染色體是否正確定位的蛋白質(zhì)，因此它們在分裂之前將被吸引到細胞的相對側(cè)。

這種蛋白質(zhì)之所以得名，是因為它是由結(jié)腸和肝癌過度活躍的基因產(chǎn)生的，稱為結(jié)腸 - 肝腫瘤過度表達的基因(ch-TOG)。ch-TOG的版本出現(xiàn)在許多不同的物種中，表明它對正常細胞功能的重要性。為方便起見，威斯康星大學(xué)的研究人員研究了酵母中發(fā)現(xiàn)的一種叫做Stu2的蛋白質(zhì)。

Stu2在細胞準備通過復(fù)制每個染色體進行分裂后發(fā)揮作用，這些染色體成對保持在一起。每個染色體都含有一個蛋白質(zhì)復(fù)合物，形成一個叫做動粒的結(jié)構(gòu)，一個運動控制中心。

當(dāng)分離染色體對時，稱為微管的細線狀細絲從細胞的相對側(cè)延伸并與動粒連接。通常，來自細胞一側(cè)的微管從成對染色體之一鎖定到動粒上，而來自細胞另一側(cè)的微管從另一對成對染色體上鎖定到動粒上。

然后當(dāng)兩個微管開始拉動時，復(fù)制的染色體分開并且每個都被吸引到細胞的相對側(cè)。作者發(fā)現(xiàn)Stu2是這種動粒結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分。

為了闡明Stu2的功能，研究人員分離了動粒并將它們附著在微觀珠子上，然后用強激光束固定到位，這種技術(shù)稱為激光阱。一旦他們將珠子固定到位，研究人員就可以將微管連接到有或沒有Stu2的動粒上。

然后，他們將微管從珠子上拉開，逐漸增加張力，直到連接斷開。該技術(shù)允許它們在微微牛頓(縮寫為pN)的范圍內(nèi)測量連接處的張力。pN是牛頓的萬億分之一。1 pN大致是地球上單個血細胞的重量。

威斯康星大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Stu2出現(xiàn)時，隨著張力的增加，連接變得更加穩(wěn)定。當(dāng)張力從1 pN上升到5 pN時，連接的壽命平均從20分鐘增加到接近1小時。然而，當(dāng)Stu2被移除時，恰恰相反。隨著張力從1 pN增加到5 pN，附著壽命從34分鐘下降到8.5分鐘。

研究人員推測，Stu2似乎是一種“失敗安全”機制，可確保重復(fù)的染色體正確定位，以便在細胞分裂時正確拉開。當(dāng)動粒附著的微管來自細胞的相對側(cè)并向相反方向拉動時，它們產(chǎn)生張力，導(dǎo)致Stu2穩(wěn)定連接。

然而，如果動粒從細胞的同一側(cè)連接到兩個微管上，它們或多或少地在相同的方向上產(chǎn)生較小的張力，Stu2會使附著不穩(wěn)定。這允許連接斷開并給動粒另外的機會與微管建立正確的連接。

究竟Stu2和ch-TOG如何做到這一點還有待弄清楚。一種理論是，它沿著兒童玩具的線條工作，稱為手指陷阱，這是一種編織管，當(dāng)你試圖將你的插入的手指分開時會施加更大的力量，但是當(dāng)你將手指伸到一起時就會松開。

“這是第一個被識別的分子，它涉及感知張力，以確保細胞繼承正確的染色體，”Biggins說，“因此，未來有很大的潛力可以利用其功能獲得治療效益。