Science：破解细胞每次分裂时染色体正确遗传之谜

2021年1月11日讯/生物谷BIOON/---有机体从单个细胞开始，经过几百万次分裂，最终产生了骨骼、心脏、大脑和其他组成生命的成分。在这个复杂的过程中，主要动力是DNA通过染色体在每个子细胞中的分离而发生转移。

在每次细胞分裂过程中，所有染色体的复制和精确分布是至关重要的。如果遗传的染色体成分发生了改变，哪怕是轻微的改变，也会导致出生缺陷和某些癌症。

在一项新的研究中，美国加州大学圣地亚哥分校生物科学部教授Arshad Desai、博士后学者Pablo Lara-Gonzalez及其同事们解决了细胞每次分裂时染色体如何正确遗传的谜团。他们利用一种新型探针监测这一过程的一个关键方面，详细研究了确保细胞分裂不会过早启动的 “等待”信号背后的机制。相关研究结果近期发表在Science期刊上，论文标题为“A tripartite mechanism catalyzes Mad2-Cdc20 assembly at unattached kinetochores”。

图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abc1424。

这些研究人员集中研究了细胞中一种名为“纺锤体检查点（spindle checkpoint）”的途径，这是一种质量控制机制，确保细胞分裂过程中染色体的准确遗传。纺锤体检查点途径是在染色体上的一个叫做动粒（kinetochore）的位点被激活的。动粒是一个机械界面，蛋白纤维结合这个界面，把染色体分开。

Desai说，“当动粒没有附着到这些蛋白纤维时，它们会发出‘等待’信号，阻止细胞有丝分裂停止，从而为这种附着提供时间。通过这种方式，细胞确保所有染色体都正确地连接在一起，并准备在细胞分裂之前被拉开，从而不留下任何染色体。”

在这篇论文中，这些研究人员描述了这种等待检查点信号如何在未附着的染色体的动粒处特异性产生。偶然的是，他们开发出了一种荧光探针，使得他们能够首次观察到活细胞中的动粒处产生等待信号的关键分子事件。

Lara-Gonzalez说，“这项研究确定了一种关键的‘牵线搭桥’分子，它将这种等待信号的两种成分聚集在一起，而这两种成分本身并不喜欢相互连接在一起。这些发现有助于解释为什么这种‘等待’检查点信号会选择性地在动粒处而不是在细胞的其他地方产生。”

这些研究人员表示，这些发现为理解在癌症等某些疾病状态下染色体遗传的准确性降低提供了一个框架。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.Pablo Lara-Gonzalez et al. A tripartite mechanism catalyzes Mad2-Cdc20 assembly at unattached kinetochores. Science, 2020, doi:10.1126/science.abc1424.

2.Cell biologists decipher signal that ensures no chromosome is left behind
https://phys.org/news/2021-01-cell-biologists-decipher-chromosome-left.html