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在哪里开始,在哪里结束--细胞分裂机制新探
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年03月18日 来源:
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[生物通讯]现在,研究细胞如何知道何时分裂、在什么部位分裂的研究人员获得了一个研究细胞分裂末期的新工具。用该工具进行的首个实验揭示了一些分子的“对话”是如何帮助细胞精心策划一分为二的时间和决裂部位的。在3月14日期的《科学》上,哈佛医学院的研究人员和他们的同事报道发现了一种叫做"blebbistatin"的小型化合物阻断细胞在完成染色体的复制和分离后,最终一分为二的行动。
Blebbistatin只通过干扰一种细胞分裂末期所需的肌球蛋白就阻止细胞最终的分裂,文章的第一作者、哈佛医学院的博士后研究人员Aaron Straight说道。细胞分裂的末期只发生在几分钟之内,稍纵即逝,难以详查。减缓或阻止细胞收缩的其它抑制因子对细胞的其它部位也造成损害,但详细的分子机制还不清楚。Blebbistatin 似乎是以解剖刀般的精确性工作的,不仅冻结了其它分子的活动,而且还保存好这些分子和功能用于详细研究。
肌球蛋白--一类负责肌肉收缩的蛋白质,对于人类生物学多个方面都起着核心作用,包括心跳、呼吸和运动等。肌球蛋白突变能引起心脏病、耳聋、血液疾病以及失明等。肌球蛋白还是单细胞分裂所必需的。人类中每一个细胞的分裂都离不开肌球蛋白--从一个受精卵开始到成体中的数十亿个细胞都是如此,Straight 说。肌球蛋白还为整个机体中细胞的运动提供能量,包括负责杀死入侵病原体的免疫细胞和发育大脑中寻求作出正确连接的神经细胞。
Straight 和他的同事发现更多有关胞浆移动过程也就是细胞分裂末期中何时、何处需要肌球蛋白的细节。在两大发现的其中一项中,他们首次在哺乳动物细胞中证实细胞结束和启动分裂所使用的是同一细胞器,这个机制在早先的酵母研究中已得到证实。需要特别指出的是,当研究人员阻断这个细胞器--蛋白酶体(proteasome)时,细胞就无法完成分裂。蛋白酶体是负责降解胞质蛋白质的溶酶体外的重要蛋白质水解体系,关键蛋白经其降解是许多细胞功能的必需步骤。
在第二项发现中,研究人员发现了关于出细胞分裂中,纺锤丝将复制完毕的染色体拉向两极后,组成纺锤丝的微管用来发送通知细胞一分为二的时间和地点信号的一些分子细节。微管与细胞膜之间的信号分化为两个通路,一个向肌球蛋白发送信号,另一个未知通路确定另一种蛋白(anillin)的位置,anillin也是细胞分裂 末期所必需的蛋白。
“微管与细胞膜之间的一个复杂信号传导网络告诉了细胞何时分裂,以及在什么地方分裂。”Straight说。“是细胞分向两级的同一机制确保细胞在正确位置分裂,遗传材料均分到两个子细胞中。”
Blebbistatin是哈佛医学院化学与细胞生物学研究所的研究人员筛选了化学文库中的17,000个小分子后发现,该研究所的副主任Timothy Mitchison、哈佛大学细胞生物学教授也是该论文的作者之一。
其他作者还包括默克公司的访问学者Amy Cheung、美国国家肺部会血液健康研究所的学生John Limouze会细胞运动性实验室的主任James Sellers、麻省综合医院的学生Irene Chen、以及苏格兰圣安德鲁大学的化学助理教授Nick Westwood等。(生物通编译,未经授权,请勿转载)