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      細胞分裂過程中強大而穩(wěn)定的力量
      
			
      
				2019-01-11 11:52:50
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      研究細胞分裂機制的生物學(xué)家多年來一直不同意當細胞的分子引擎在細胞內(nèi)襯著染色體時，有多少力在起作用，準備將復(fù)制品絞盤到相反的兩極，穿過稱為動粒的橋狀結(jié)構(gòu)形成兩個新細胞。問題是理解細胞如何分裂的基礎(chǔ)，馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)的細胞生物學(xué)家Thomas Maresca說。正如他所說，“我們知道在我們理解張力和它們的強度之前我們無法完全理解動粒結(jié)構(gòu)，但是估計已經(jīng)遍布整個地圖。它們的數(shù)量級相差數(shù)百倍，有些是現(xiàn)在，我認為我們終于得到了答案。“
      

      細胞分裂過程中強大而穩(wěn)定的力量
      

      生物學(xué)家指出，正確分離染色體是精確細胞分裂的基本步驟。染色體錯誤分離導(dǎo)致非整倍性，這是流產(chǎn)和染色體異常的主要原因，并且還與癌癥有關(guān)。使用兩個不同的力傳感器來測量劃分果蠅細胞內(nèi)部的相反力，麻省大學(xué)阿默斯特分校的Maresca及其同事提出，動粒纖維在動粒上施加數(shù)百皮克頓的極向力，從而解決了施加多大力的問題。細節(jié)出現(xiàn)在最新一期的Nature Communications中。
      

      Maresca說，在三年多的實驗中，產(chǎn)生了超過3,200個數(shù)據(jù)點，“實驗的性質(zhì)要求在顯微鏡下可視化許多單個動粒，并進行細致的分析。數(shù)據(jù)與力非常高一致。納米尺度的分子馬達世界，我們測量的力量非常大。在細胞內(nèi)有很多不同類型的馬達，很多都像短跑運動員，但我們測量的更像是推土機在慢速下產(chǎn)生高力但穩(wěn)定的速度。我希望我們的結(jié)果有助于解決這個長期存在的問題。“
      

      他指出，在正常細胞分裂中，染色體排列在細胞中心附近，其中稱為紡錘體的結(jié)構(gòu)使每個染色體的兩個拷貝對齊并有助于將它們分開。所有這一切都需要一種稱為動粒的橋狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，它保持適當?shù)牧驈埩?，就像橋接電纜在與稱為微管的紡錘絲相互作用時穩(wěn)定染色體。當細胞準備分裂時，分子引擎將染色體拷貝拉開。微管在該過程中也起著積極作用，隨著分裂的進行，像香蕉皮一樣拉開。
      

      “了解微管和心軸對動粒的作用力是非常重要的，因為它就像一座橋，”Maresca說。“如果你不知道橋梁支撐所需的力量是什么，那么你就錯過了這個故事的一個基本部分。你不會想要駕駛過一座橋梁，因為它對作用于它的力量存在很大的不確定性。這個力量問題的確定代表了我們對細胞生物學(xué)基本理解的一個主要差距，特別是因為動粒可以說是細胞中最重要的力傳導(dǎo)結(jié)構(gòu);它們就像細胞世界的金門或布魯克林橋。
      

      對于這項工作，他和研??究生Anna Ye和Stuart Cane使用兩個不同的力傳感器插入動粒。他們在強大的顯微鏡上成像細胞，檢測每個傳感器中熒光分子發(fā)出的光。一個傳感器被設(shè)計成當施加力時顯示出減少的熒光，而另一個傳感器在張力下變得更亮。由于兩個傳感器都是先前校準的，因此測量的熒光變化對應(yīng)于施加一定量的力。這兩種報告方法達成了一致，使研究人員能夠?qū)恿W(xué)上施加的力量做出更有力的結(jié)論。
      

      “像高速公路上的汽車一樣沿著微管道移動的電機在電池中做了很多工作。但是我們的數(shù)據(jù)讓我們相信它實際上是微管道自身能夠產(chǎn)生我們測量的力量，”馬雷斯卡說。“它強大但不快，我們認為是施加大部分力量的道路，而不是馬達。”
      

      在這項工作中，一些數(shù)據(jù)收集在麻省大學(xué)阿默斯特應(yīng)用生命科學(xué)研究所的光學(xué)顯微鏡核心和尼康卓越中心，并得到了馬薩諸塞州生命科學(xué)中心的支持。資金來自UMass Amherst，March of Dimes Foundation，Charles H. Hood Foundation和NIH National Institute of General Medical Sciences。
      
			

			
        
      
			
      
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