未來(lái)有望治療中利用細(xì)胞繼承正確染色體功能獲益

Z近，研究人員報(bào)道稱，一種對(duì)張力敏感的“故障安全性”蛋白，可在我們細(xì)胞分裂的時(shí)候，確保所產(chǎn)生的兩個(gè)細(xì)胞系繼承了正常數(shù)目的染色體。

當(dāng)一個(gè)細(xì)胞分裂時(shí)，在被稱為有絲分裂的過程中，分裂的細(xì)胞產(chǎn)生其每條染色體的一個(gè)副本。然后將它們進(jìn)行分配，這樣每個(gè)子細(xì)胞都繼承了每條染色體的一個(gè)副本。如果這個(gè)過程失敗，一個(gè)子細(xì)胞Z終就有太多染色體，而其他子細(xì)胞則有太少染色體，所產(chǎn)生的細(xì)胞會(huì)死亡、發(fā)生故障，或者在某些情況下癌變。事實(shí)上，這種情況——稱為非整倍性，在腫瘤細(xì)胞中是Z常見的基因異常。

在這項(xiàng)研究中，研究人員展示了一個(gè)參與有絲分裂的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，如何有助于防止細(xì)胞分裂過程中的染色體異常分配，從而減少了非整倍性的風(fēng)險(xiǎn)。這些發(fā)現(xiàn)為細(xì)胞分裂過程提供了新的見解，并可能指導(dǎo)開發(fā)新的化療藥物，靶定細(xì)胞分裂機(jī)制。

這種分子在人類中被稱為ch-TOG，是一種蛋白質(zhì)，它參與感知兩套染色體是否被正確分配，這樣，在細(xì)胞分裂之前，它們將會(huì)被吸引到相反的方向。這個(gè)蛋白質(zhì)得名是因?yàn)樗怯梢粋€(gè)基因產(chǎn)生的，這個(gè)基因在結(jié)腸癌和肝癌中是過分活躍的，被稱為Colonic-Hepatic Tumour-Overexpressed基因(ch-TOG)。ch-TOG的版本出現(xiàn)在許多不同的物種中，是它對(duì)于正常細(xì)胞功能*的一個(gè)指標(biāo)。為了方便起見，研究人員研究了存在于酵母中的一個(gè)版本，稱為Stu2。

在細(xì)胞準(zhǔn)備分裂時(shí)，Stu2通過復(fù)制每條配對(duì)的染色體，而開始起作用。每條染色體包含一個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合體，其組成一種稱為著絲粒的結(jié)構(gòu)，是一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制中心。當(dāng)需要分離染色體對(duì)時(shí)，細(xì)細(xì)的線狀細(xì)絲——稱為微管，從細(xì)胞系的相反兩端延伸，并與著絲粒連接起來(lái)。正常情況下，來(lái)自細(xì)胞一邊的微管，抓住來(lái)自一條配對(duì)染色體的著絲粒，來(lái)自細(xì)胞另一側(cè)的微管，則依附于另外一條配對(duì)染色體的著絲粒。

當(dāng)兩條微管開始拉動(dòng)時(shí)，復(fù)制的染色體分離，并且每條被吸引到細(xì)胞的另一側(cè)。作者發(fā)現(xiàn)，Stu2是這個(gè)動(dòng)粒結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵部分。為了闡明Stu2的功能，研究人員分離了著絲粒，并將它們與微珠連接在一起，然后用一束強(qiáng)烈的激光光束——一種稱為激光陷阱的技術(shù)，將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｒ坏┌盐⒅楣潭ǖ轿?，研究人員就能讓微管附著在具有和沒有Stu2著絲粒。然后，他們把微管從珠子上拉開，逐漸增加張力，直到連接中斷。這種技術(shù)允許他們?cè)谄づｎD力（pN）的范圍內(nèi)測(cè)量連接的張力。1 pN是百萬(wàn)兆分之一牛頓力。在地球上，1 pN是大約一個(gè)血液細(xì)胞的重量。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Stu2存在時(shí)，隨著張力增加，這種連接變得更加穩(wěn)定。隨著張力從1pN升高到5pN，連接的持續(xù)時(shí)間平均從20分鐘增加到將近一個(gè)小時(shí)。然而，當(dāng)Stu2被移除時(shí)，相反的事情發(fā)生了。隨著張力1 pN增加5 pN，連接持續(xù)時(shí)間從34分鐘下降到8.5分鐘。

研究人員推測(cè)，Stu2似乎是一種“故障安全”機(jī)制，確保復(fù)制染色體的正確定位，以在細(xì)胞分裂時(shí)正確地分開。當(dāng)著絲粒連接的微管來(lái)自于細(xì)胞的相反方向，并被拉到相反的方向時(shí)，它們就產(chǎn)生張力，使Stu2穩(wěn)固這種連接。

有一種理論認(rèn)為，它沿著叫做手指陷阱（finger trap）的兒童魔術(shù)玩具起作用，當(dāng)你試圖拔出插入的手指時(shí)，這種編織管會(huì)產(chǎn)生更大的力，但是當(dāng)你把你的手指擠在一起時(shí)，它慢慢松開。這是確定的*個(gè)分子，參與感知張力，以確保細(xì)胞系繼承正確的染色體。