未來有望治療中利用細胞繼承正確染色體功能獲益

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

當一個細胞分裂時，在被稱為有絲分裂的過程中，分裂的細胞產(chǎn)生其每條染色體的一個副本。然后將它們進行分配，這樣每個子細胞都繼承了每條染色體的一個副本。如果這個過程失敗，一個子細胞Z終就有太多染色體，而其他子細胞則有太少染色體，所產(chǎn)生的細胞會死亡、發(fā)生故障，或者在某些情況下癌變。事實上，這種情況——稱為非整倍性，在腫瘤細胞中是Z常見的基因異常。

在這項研究中，研究人員展示了一個參與有絲分裂的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，如何有助于防止細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險。這些發(fā)現(xiàn)為細胞分裂過程提供了新的見解，并可能指導開發(fā)新的化療藥物，靶定細胞分裂機制。

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，在細胞分裂之前，它們將會被吸引到相反的方向。這個蛋白質(zhì)得名是因為它是由一個基因產(chǎn)生的，這個基因在結(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，是它對于正常細胞功能*的一個指標。為了方便起見，研究人員研究了存在于酵母中的一個版本，稱為Stu2。

在細胞準備分裂時，Stu2通過復制每條配對的染色體，而開始起作用。每條染色體包含一個蛋白質(zhì)復合體，其組成一種稱為著絲粒的結(jié)構(gòu)，是一個運動控制中心。當需要分離染色體對時，細細的線狀細絲——稱為微管，從細胞系的相反兩端延伸，并與著絲粒連接起來。正常情況下，來自細胞一邊的微管，抓住來自一條配對染色體的著絲粒，來自細胞另一側(cè)的微管，則依附于另外一條配對染色體的著絲粒。

當兩條微管開始拉動時，復制的染色體分離，并且每條被吸引到細胞的另一側(cè)。作者發(fā)現(xiàn)，Stu2是這個動粒結(jié)構(gòu)的一個關(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?shù)奈恢谩Ｒ坏┌盐⒅楣潭ǖ轿唬芯咳藛T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)允許他們在皮牛頓力（pN）的范圍內(nèi)測量連接的張力。1 pN是百萬兆分之一牛頓力。在地球上，1 pN是大約一個血液細胞的重量。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當Stu2存在時，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)時間平均從20分鐘增加到將近一個小時。然而，當Stu2被移除時，相反的事情發(fā)生了。隨著張力1 pN增加5 pN，連接持續(xù)時間從34分鐘下降到8.5分鐘。

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

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