客观日本

人类纺锤体具有坚硬与柔软部位

2019年06月03日 生物医药
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日本国立遗传学研究所的岛本勇太副教授与九州大学理学部的前多裕介副教授等人组成的研究小组,利用融合了物理学和生物化学的新研究方法,明确了负责分配染色体的纺锤体在产生并感受机械力的同时,在细胞内稳定工作的部分机制。相关研究成果已发布在《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上,并在该杂志中被重点介绍。

构成人类身体的细胞为进行分裂和自我复制,需要将复制的遗传信息从母细胞正确传递给子细胞。这种“交接”由名为纺锤体的染色体分配装置在细胞内产生力来实现,不过此前一直不清楚纺锤体是如何在产生并感受力的同时,准确分配染色体的。

岛本副教授等人组成的研究小组通过对玻璃进行微细加工制成了直径约为1微米的探针,利用该探针直接接触纺锤体,详细调查了纺锤体的赤道面和极点等各个部位分别产生多大的力,以及感受到力之后能否变形(图1A)。调查发现,纺锤体具有不均匀的机械性质,赤道面和极点附近非常坚硬,不容易变形(图1B黄色区域),相比较而言,赤道面与极点中间的部位很柔软,容易变形(图1B淡蓝色区域)。形成纺锤体的赤道面和极点的结构发挥着重要作用,或作为拖拽染色体的“支架”,或用来确定细胞的分裂轴。

人类纺锤体具有坚硬与柔软部位

图1:(A)利用对玻璃进行微细加工制作的力探针,局部测量了纺锤体产生的力和硬度。(B)纺锤体具有不均匀的机械特性(着色区域),能在牢固维持极点和赤道面的结构的同时,灵活改变整体的长度(虚线)。

另一方面,纺锤体为了将自身的尺寸维持在适合细胞尺寸的水平,需要适当控制赤道面与极点之间的距离。纺锤体所具备的不均匀的机械性质,充分解释了其在牢固保持赤道面与极点的结构的同时,灵活调节整体长度的机制。本研究表明,为同时实现细胞分裂所需的多种功能,纺锤体的特性得到了优化,这是一项重要发现,有助于理解胚胎发育等出现染色体分配错误的机制。(日文原文

文:JST客观日本编辑部

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