细胞分裂机制研究再获突破

  在细胞分裂的过程中,染色体会被平均分配到两个子代细胞中,每个染色体都会创建一个拷贝,直到产生微管结构之前染色体拷贝都会粘附到原来的染色体上,所产生的微管结构能够将染色体对分开,并且平均分配到两个新生的子代细胞中。近日,一项刊登于国际杂志Nature上的一项研究报告中,来自马克斯普朗克研究所和慕尼黑大学的研究人员通过研究分析并且模拟了染色体与微管吸附点(着丝点)的结构,揭示了不同的动粒蛋白如何互相协作将染色体安全地结合到微管上。

  细胞分裂对于维持细胞生命非常重要,一旦某个环节出错,比如染色体的分配异常或出错就会引发严重的疾病,比如癌症等,这就是为何研究者希望能够尽可能清楚地解析细胞分裂的基础过程的原因。研究者Andrea Musacchio引用了物理学家理查德-费曼说过的一句话“我不能创造的东西,我就不了解”,他指出,在细胞分裂过程中,着丝点单个组分之间的相互作用或许并不能容易地让其进行测试,仅仅通过将该系统分开并且对其简化或许就能够帮助研究者理解着丝点的工作机制和原理。

  着丝点的核孔复合体包含了30种蛋白质,在实验室中对其进行合成非常困难,就好象乐高积木中的很多不同形状和功能的组件一样;当然并不像乐高积木,着丝点的这些蛋白结构元件之间可以互相作用,但研究者并不清楚其作用机制是什么?为此,研究者们开始单独合成着丝点的多个不同的结构部件,终设法来构建含有21个部分的人工着丝点,该着丝点就可以将染色体同微管进行连接,整个系统要比自然世界中复杂得多,甚至很多种蛋白质在真实细胞中都扮演着重要的角色。

  利用上述模型,研究者就能够精细准确地检测着丝点的功能和结构特点,他们发现,蛋白复合体CHIKMLN的七个亚单位之间可以相互作用,这可以增加其同特定配偶体的结合力度;CHIKMLN复合体能够通过一种蛋白同染色体相互连接,而且其能够结合形成10个亚基的组装网络(KMN结构网络),该网络主要负责进行微管连接。整个结构包含了21个亚单位,这些亚单位在染色体和微管之间能够形成桥梁结构。

  通过模拟着丝点的结构,研究小组就能够深入研究理解关键的着丝点结构的特性和功能,研究者的目的就是创建一整套细胞分裂的人工模型,因为理解细胞分裂的整个过程以及细胞组分的特性才能够帮助他们理解细胞分裂的机制,并且为解析特殊疾病的发病原因及开发新型疗法或将提供新的线索和希望。

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