最近，來(lái)自華盛頓大學(xué)和Fred Hutchinson癌癥研究中心的研究人員，在國(guó)際頂級(jí)期刊《Cell》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(guò)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(guò)程失敗，一個(gè)子細(xì)胞最終就有太多染色體，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)胞中是最常見(jiàn)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(guò)程中的染色體異常分配，從而減少了非整倍性的風(fēng)險(xiǎn)。本文通訊作者是Fred Hutchinson癌癥研究中心基礎(chǔ)科學(xué)部的Susan Biggins，其實(shí)驗(yàn)室的博士后、本文第一作者Matthew Miller表示：“這些發(fā)現(xiàn)為細(xì)胞分裂過(guò)程提供了新的見(jiàn)解，并可能指導(dǎo)開(kāi)發(fā)新的化療藥物，靶定細(xì)胞分裂機(jī)制。”華盛頓大學(xué)生理學(xué)和生物物理學(xué)副教授Charles L. Asbury也是本文共同通訊作者。

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(guò)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)胞功能必不可少的一個(gè)指標(biāo)。為了方便起見(jiàn)，華盛頓大學(xué)的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(guò)復(fù)制每條配對(duì)的染色體，而開(kāi)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(kāi)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轿唬芯咳藛T就能讓微管附著在具有和沒(méi)有Stu2著絲粒。

然后，他們把微管從珠子上拉開(kāi)，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。

華盛頓大學(xué)的研究人員發(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(kāi)。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。

但是，如果著絲粒連接到來(lái)自細(xì)胞相同方向的兩根微管，它們或多或少在相同的方向，并產(chǎn)生更少的張力，Stu2采取行動(dòng)破壞了連接。這使得連接中斷，并給出了著絲粒另一個(gè)機(jī)會(huì)，與微管建立一種正確的連接。

Stu2 ch-TOG到底是如何這樣做的，還有待于發(fā)現(xiàn)。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(kāi)。

Biggins說(shuō)：“這是確定的第一個(gè)分子，參與感知張力，以確保細(xì)胞繼承正確的染色體，所以，在未來(lái)我們有可能在治療中利用其功能獲益。”

2014年，Whitehead研究所的Iain Cheeseman和Kara McKinley鑒定了CENP-A填充著絲粒時(shí)的兩個(gè)關(guān)鍵蛋白，它們確CENP-A積累發(fā)生在正確的時(shí)間和地點(diǎn)。這項(xiàng)研究于七月十七日發(fā)表在Cell雜志上。

SWI/SNF蛋白質(zhì)復(fù)合物——可解開(kāi)緊緊包裹的DNA，也是細(xì)胞分裂的一個(gè)強(qiáng)有力的抑制因子。2015年，荷蘭烏特勒支大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了這一重要的抑制因子作用。這一研究成果在線發(fā)表于七月二日的《Cell》雜志。

2015年10月，研究人員使用來(lái)自青蛙和海星的卵子和胚胎，對(duì)細(xì)胞分裂的機(jī)制進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究，對(duì)于“動(dòng)物細(xì)胞如何控制塑造自己的力量”有了一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Cell Biology》雜志。