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為了破解一個(gè)謎，有時(shí)一個(gè)大偵探只需要研究在他面前的線索。像阿加莎·克里斯蒂的赫爾克里·波洛和亞瑟柯南的道爾福爾摩斯，Tomomi Kiyomitsu用他敏銳的觀察力來(lái)解決一個(gè)困繞研究人員多年的難題：在一個(gè)正在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞內(nèi)，什么內(nèi)部信號(hào)使其染色體排列在一個(gè)中心軸上？ "人們幾十年來(lái)一直在觀察有絲分裂中的這些蛋白和驅(qū)動(dòng)器，并沒(méi)有一個(gè)人曾看見(jiàn)Tomomi所觀察到的"， 美國(guó)麻省Whitehead研究所成員Iain Cheeseman說(shuō)，"很清楚這些事情正在發(fā)生。這些是非常強(qiáng)的正在制定這些細(xì)胞分裂軸的調(diào)控范例。細(xì)心的細(xì)胞生物學(xué)允許他觀察是否這正在發(fā)生。人們一直觀察尋找了很長(zhǎng)時(shí)間，但他從來(lái)沒(méi)有帶著小心的眼睛與眼神小心帶到它。" Cheeseman 實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Kiyomitsu在最近一期的Nature Cell Biology上發(fā)表了他的工作。 細(xì)胞分裂的有絲分裂過(guò)程已經(jīng)被密集地研究了50多年。今天的科學(xué)家使用熒光顯微鏡能看見(jiàn)移動(dòng)通過(guò)有絲分裂的進(jìn)行著拔河的細(xì)胞。名為微管的絲狀蛋白質(zhì)從細(xì)胞任一側(cè)的2個(gè)紡錘極的一極延伸，并試圖門(mén)閂上復(fù)制的染色體。這整個(gè)"紡錘"結(jié)構(gòu)作出生理上地分配染色體，但是它不是在細(xì)胞內(nèi)自由浮動(dòng)的。除了吸附到所有染色體的來(lái)自紡錘體兩極的微管外，連接到沿細(xì)胞膜排列的一蛋白質(zhì)層的細(xì)胞皮層的星體微管，作出在細(xì)胞內(nèi)來(lái)回拉紡錘體兩極的行動(dòng)直到紡錘體和染色體沿著細(xì)胞中心軸排列。然后，微管將復(fù)制染色體撕成一半，以致最后每一染色體的一個(gè)拷貝在每一個(gè)新子細(xì)胞中結(jié)束。 有絲分裂過(guò)程是極其精確的，此時(shí)出現(xiàn)復(fù)制DNA、細(xì)胞邊緣被強(qiáng)迫并有很好的理由。在細(xì)胞分裂期間獲得或失去一個(gè)染色體能導(dǎo)致細(xì)胞死亡、發(fā)育障礙或癌癥。 當(dāng)Kiyomitsu觀察有絲分裂在對(duì)稱(chēng)的正在分裂的人類(lèi)細(xì)胞中展開(kāi)時(shí)，他注意到此時(shí)紡錘體向細(xì)胞中心擺動(dòng)，動(dòng)力蛋的部分光環(huán)沿遠(yuǎn)離紡錘體那一側(cè)的細(xì)胞皮質(zhì)排列。當(dāng)紡錘體向在擺動(dòng)時(shí)，動(dòng)力蛋白出現(xiàn)在右側(cè)，但是當(dāng)紡錘體擺向右側(cè)時(shí)，動(dòng)力蛋白消失并重復(fù)出現(xiàn)在左側(cè)。 對(duì)于Kiyomitsu來(lái)說(shuō)，排列之謎的關(guān)鍵是動(dòng)力蛋白，這個(gè)蛋白是沿微管"行走"分子貨物的已知馬達(dá)蛋白。Kiyomitsu確定，動(dòng)力蛋白在這種情況下通過(guò)一個(gè)包括蛋白LGN的復(fù)合物被錨定在細(xì)胞皮層，其中LGN是富亮氨酸-甘氨酸-天冬氨酸蛋白質(zhì)的縮寫(xiě)。固定動(dòng)力蛋白不是沿著星狀微管移動(dòng)，而作為紡錘極上一個(gè)向細(xì)胞皮層拉的絞車(chē)，并且微管和染色體吸附到它上面。 Kiyomitsu發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)紡錘極出現(xiàn)在與細(xì)胞皮層鄰近的地方，名為Polo樣激酶1（Plk1）蛋白的信號(hào)從紡錘極發(fā)出，敲除LGN和細(xì)胞皮層的動(dòng)力蛋白，停止紡錘極前的馬達(dá)，并釋放蛋白移動(dòng)到細(xì)胞的對(duì)面。這些擺動(dòng)隨著下降幅度繼續(xù)直到紡錘體沿著細(xì)胞皮層軸安置下來(lái)。 當(dāng)他正在譯解紡錘排列中動(dòng)力蛋白的作用時(shí)，Kiyomitsu注意到一層LGN延伸到細(xì)胞皮層四周，除了在最接近染色體地區(qū)。由于染色體來(lái)回?cái)[動(dòng)，這個(gè)清除LGN的區(qū)域在反應(yīng)中變化了。因?yàn)閯?dòng)力蛋白需要錨定于LGN，這個(gè)清除的區(qū)域確保動(dòng)力蛋白只可以吸附和拉向正在排列染色體的右側(cè)和左側(cè)，而不是從上面和下面。 在測(cè)試了一些與染色體相關(guān)的信號(hào)分子后，Kiyomitsu確定一個(gè)包括ras相關(guān)核蛋白（Ran）在內(nèi)的染色體信號(hào)阻止LGN(也就是動(dòng)力蛋白)吸附到染色體最近的細(xì)胞皮層。Ran 與在有絲分裂分裂間期控制核輸入的5'-三磷酸鳥(niǎo)苷（Ran-GTP）結(jié)合，它以前一直被表明控制有絲分裂期間生殖細(xì)胞內(nèi)紡錘體組裝，但還不清楚有絲分裂的非生殖細(xì)胞內(nèi)RAN組成成分的作用。Kiyomitsu的工作表明了Ran在指導(dǎo)紡錘體定位中一項(xiàng)關(guān)鍵作用。 Kiyomitsu說(shuō)，紡錘極沿著游歷的軸對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 "紡錘體定位對(duì)維持發(fā)育期間干細(xì)胞與成熟細(xì)胞之間的平衡來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的"，他指出，"如果這個(gè)定位變得紊亂或錯(cuò)調(diào)，據(jù)悉，即使染色體被正確分離，這可能有助于引起癌癥"。 這項(xiàng)工作是由美國(guó)馬薩諸塞州生命科學(xué)中心、塞爾學(xué)者計(jì)劃、人類(lèi)前沿科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家衛(wèi)生研究院（美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院，NIH）/國(guó)立綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所和美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)支持。（生物谷bioon.com） |
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