細胞分裂以生長新組織或補救受損細胞，但是當(dāng)細胞分裂出錯時，它可能造成更多的傷害而不是好處。為了避免可怕的后果，即疾病和不必要的細胞死亡，細胞使用一套故障，以確保每次均勻分配。現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的機制，通過這種機制，細胞可以完成

通常，細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以松散，冗長的線條組裝成一條未纏繞的線軸。在細胞分裂期間，這些鏈將自身卷成緊密結(jié)合的染色體并在細胞的赤道上排列。為了為這個合唱線形成騰出空間，柔軟的細胞圍成一個完美的球體。科學(xué)家早就知道，如果一個細胞在這個階段不能圓，它就不能分裂。這項于2019年2月28日在Nature Communications上發(fā)表的新研究提出了一個新穎的想法：如果一個細胞過于用力，那么分裂就變得同樣不可能了。

該報告的共同資深作者，OIST Membranology Unit的首席研究員Keiko Kono教授說：“有許多報道的細胞沒有足夠的力量進行整理，但這是第一例報告過度用力的病例。” 研究人員發(fā)現(xiàn)了另一種情況，其中一個關(guān)鍵的故障保護被移除，細胞產(chǎn)生過多的力量，而分裂只是停滯不前。雖然染色體仍沿細胞赤道組織，但稱為“紡錘體裝配檢查點”的階段不能超過這一點。

“染色體只是精美對齊，”科諾說，“但檢查站無法釋放。”

Kono與東京大學(xué)的共同資深作者Makoto Nakanishi教授以及東京大學(xué)，山口大學(xué)，名古屋市立大學(xué)，京都大學(xué)和日本癌癥研究基金會的其他合作者一起進行了這項研究。在OIST，Kono Unit開展相關(guān)研究，研究細胞如何根據(jù)不同刺激(包括對其外膜的損傷)改變形狀。這項研究促進了我們對細胞如何發(fā)揮作用的理解，并且有朝一日可以告知我們?nèi)绾沃委熢S多醫(yī)學(xué)疾病，從聽力損失到癌癥。

分子制動器有助于保持平衡

在培養(yǎng)皿中，細胞傾向于平放，就像粘在烤盤上的新鮮烤餅干一樣。在分裂期間，他們在盤子上膨脹，形成小球。已經(jīng)證明，一種稱為細胞周期蛋白依賴性激酶1或Cdk1的蛋白質(zhì)有助于推動這種舍入行為。Cdk1引發(fā)鏈式反應(yīng)，導(dǎo)致細胞表面積聚細絲，稱為F- 肌動蛋白。F-肌動蛋白與蛋白質(zhì)伴侶 - 肌球蛋白一起使用 - 拉緊表面并使細胞變圓。

“但這里有一種謎題，”河野說。在細胞分裂開始時，細胞表面的張力穩(wěn)定增加。但是一旦染色體在赤道上對齊，張力平穩(wěn)并保持幾乎恒定，直到細胞最終分裂。“[既定理論]解釋了這種線性增長，但它并沒有解釋為什么力量穩(wěn)定 - 我們的工作解釋了這一點。”

為了解開這個謎團，研究人員創(chuàng)造了突變細胞，其中由Cdk1引發(fā)的連鎖反應(yīng)被破壞。通常，Cdk1觸發(fā)一系列事件，提示細胞構(gòu)建肌動蛋白絲。像點火中的鑰匙一樣，Cdk1下游的蛋白質(zhì)激活F-肌動蛋白裝配線，將分子鏈接串在一起以產(chǎn)生每個單獨的細絲。科學(xué)家懷疑，如果一種蛋白質(zhì)突然啟動這一過程，另一種蛋白質(zhì)必須起到制動作用才能使其減速。

他們發(fā)現(xiàn)，顯然，Cdk1會介入這個角色。在提示細胞構(gòu)建肌動蛋白絲后，Cdk1修改了裝配線本身，在肌動蛋白累積過多之前停止構(gòu)建。在突變細胞中，其中Cdk1被阻止制動，肌動蛋白堆積在細胞表面并導(dǎo)致張力不受控制地構(gòu)建。除非重新制動制動器，否則突變細胞不能分裂。

細胞分部的'金發(fā)姑娘區(qū)'

結(jié)果表明細胞表面的過度緊張會破壞分裂，但需要進一步研究才能確切知道原因。將來，Kono計劃研究在細胞膜上作用的力如何影響分裂的時間，特別是在主軸裝配檢查點的兩側(cè)。在檢查點之后，完美的一排染色體被撕成兩半，為每個產(chǎn)生的子細胞提供等量的遺傳物質(zhì)。

為了準備這個關(guān)鍵時刻，電池需要一切正常。

“如果染色體不能很好地排列和分布，就會立即誘發(fā)疾病，”河野說。為了使染色體均勻分配，細胞必須足夠圓，但不能太多。“你可以直觀地想象，如果你的力量減少了，你就無法完成。但如果你過多了，這也是有害的;這是一個新想法。”