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细胞分裂的秘密

日期:2014-07-21 00:00:00

 从受精卵到成年人,人类细胞需要经历的分裂次数可以说是天文数字。每一次分裂时,母细胞都必须将DNA精确分配给两个子细胞。而着丝粒的完整性是细胞成功分裂的关键。

着丝粒是染色体上的一个特殊DNA区域,是纺锤丝微管的附着之处,也是姐妹染色单体在分开前相互连接的地方。分离染色体的微管要识别着丝粒,需要该区域富含一种关键的蛋白——CENP-A。

在细胞进行DNA复制准备分裂的时候,需要确保新旧DNA链的着丝粒区域填充有足够的CENP-A。在此之前人们只知道着丝粒在G1期填充CENP-A,但并不了解这一过程的具体调控机制。

日前,Whitehead研究所的Iain Cheeseman和Kara McKinley鉴定了CENP-A填充着丝粒时的两个关键蛋白,它们确CENP-A积累发生在正确的时间和地点。这项研究于七月十七日发表在Cell杂志上。

在细胞为有丝分裂做准备时,DNA复制并浓缩成为配对的染色体。微管从细胞的两端伸出,附着在被称为动粒(kinetochore)的蛋白复合体上,而动粒由CENP-A分子锚定在着丝粒上。随着有丝分裂的进行,微管将染色体排列在细胞的中部,然后再将姐妹染色单体拉开。

上述过程能否顺利进行,决定着细胞的命运。着丝粒过多、过少、不完整或者定位错误,染色体都不能正确分离,而细胞会出现异常甚至死亡。

在这项研究中,McKinley发现了两种确保CENP-A正确填充的关键激酶,Plk1和CDK。这两种激酶参与了CENP-A填充的不同步骤,只有它们都正常起作用,CENP-A才能填满着丝粒中的所有空隙。McKinley不仅解析了这些激酶的作用途径,还在此基础上干扰了CENP-A的填充时机,研究显示这种干扰会引起严重的染色体分离问题。

“着丝粒的功能处于严格的控制之下,因此人们一直认为CENP-A的填充时机应该很重要。现在,大家终于证实了这一理论,”McKinley说。

“CENP-A填充是着丝粒形成的核心步骤,”Cheeseman说,他也是MIT的生物学副教授。 “这项研究揭示了这一步骤的调控基础,有助于大家深入理解细胞分裂的具体过程。”

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