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        細(xì)胞分裂過程中強(qiáng)大而穩(wěn)定的力量
        
			
        
				2019-01-11 11:52:50
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        研究細(xì)胞分裂機(jī)制的生物學(xué)家多年來一直不同意當(dāng)細(xì)胞的分子引擎在細(xì)胞內(nèi)襯著染色體時，有多少力在起作用，準(zhǔn)備將復(fù)制品絞盤到相反的兩極，穿過稱為動粒的橋狀結(jié)構(gòu)形成兩個新細(xì)胞。問題是理解細(xì)胞如何分裂的基礎(chǔ)，馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)的細(xì)胞生物學(xué)家Thomas Maresca說。正如他所說，“我們知道在我們理解張力和它們的強(qiáng)度之前我們無法完全理解動粒結(jié)構(gòu)，但是估計已經(jīng)遍布整個地圖。它們的數(shù)量級相差數(shù)百倍，有些是現(xiàn)在，我認(rèn)為我們終于得到了答案。“
        

        細(xì)胞分裂過程中強(qiáng)大而穩(wěn)定的力量
        

        生物學(xué)家指出，正確分離染色體是精確細(xì)胞分裂的基本步驟。染色體錯誤分離導(dǎo)致非整倍性，這是流產(chǎn)和染色體異常的主要原因，并且還與癌癥有關(guān)。使用兩個不同的力傳感器來測量劃分果蠅細(xì)胞內(nèi)部的相反力，麻省大學(xué)阿默斯特分校的Maresca及其同事提出，動粒纖維在動粒上施加數(shù)百皮克頓的極向力，從而解決了施加多大力的問題。細(xì)節(jié)出現(xiàn)在最新一期的Nature Communications中。
        

        Maresca說，在三年多的實驗中，產(chǎn)生了超過3,200個數(shù)據(jù)點，“實驗的性質(zhì)要求在顯微鏡下可視化許多單個動粒，并進(jìn)行細(xì)致的分析。數(shù)據(jù)與力非常高一致。納米尺度的分子馬達(dá)世界，我們測量的力量非常大。在細(xì)胞內(nèi)有很多不同類型的馬達(dá)，很多都像短跑運(yùn)動員，但我們測量的更像是推土機(jī)在慢速下產(chǎn)生高力但穩(wěn)定的速度。我希望我們的結(jié)果有助于解決這個長期存在的問題。“
        

        他指出，在正常細(xì)胞分裂中，染色體排列在細(xì)胞中心附近，其中稱為紡錘體的結(jié)構(gòu)使每個染色體的兩個拷貝對齊并有助于將它們分開。所有這一切都需要一種稱為動粒的橋狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，它保持適當(dāng)?shù)牧驈埩?，就像橋接電纜在與稱為微管的紡錘絲相互作用時穩(wěn)定染色體。當(dāng)細(xì)胞準(zhǔn)備分裂時，分子引擎將染色體拷貝拉開。微管在該過程中也起著積極作用，隨著分裂的進(jìn)行，像香蕉皮一樣拉開。
        

        “了解微管和心軸對動粒的作用力是非常重要的，因為它就像一座橋，”Maresca說。“如果你不知道橋梁支撐所需的力量是什么，那么你就錯過了這個故事的一個基本部分。你不會想要駕駛過一座橋梁，因為它對作用于它的力量存在很大的不確定性。這個力量問題的確定代表了我們對細(xì)胞生物學(xué)基本理解的一個主要差距，特別是因為動?？梢哉f是細(xì)胞中最重要的力傳導(dǎo)結(jié)構(gòu);它們就像細(xì)胞世界的金門或布魯克林橋。
        

        對于這項工作，他和研??究生Anna Ye和Stuart Cane使用兩個不同的力傳感器插入動粒。他們在強(qiáng)大的顯微鏡上成像細(xì)胞，檢測每個傳感器中熒光分子發(fā)出的光。一個傳感器被設(shè)計成當(dāng)施加力時顯示出減少的熒光，而另一個傳感器在張力下變得更亮。由于兩個傳感器都是先前校準(zhǔn)的，因此測量的熒光變化對應(yīng)于施加一定量的力。這兩種報告方法達(dá)成了一致，使研究人員能夠?qū)恿W(xué)上施加的力量做出更有力的結(jié)論。
        

        “像高速公路上的汽車一樣沿著微管道移動的電機(jī)在電池中做了很多工作。但是我們的數(shù)據(jù)讓我們相信它實際上是微管道自身能夠產(chǎn)生我們測量的力量，”馬雷斯卡說。“它強(qiáng)大但不快，我們認(rèn)為是施加大部分力量的道路，而不是馬達(dá)。”
        

        在這項工作中，一些數(shù)據(jù)收集在麻省大學(xué)阿默斯特應(yīng)用生命科學(xué)研究所的光學(xué)顯微鏡核心和尼康卓越中心，并得到了馬薩諸塞州生命科學(xué)中心的支持。資金來自UMass Amherst，March of Dimes Foundation，Charles H. Hood Foundation和NIH National Institute of General Medical Sciences。
        
			

			
          
        
			
        
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