華裔女科學家再發Cell子刊解析細胞分裂

日期：2012-06-13 08:08:09

來自斯托瓦斯醫學研究所等處的研究人員發表了題為“Actin Depolymerization Drives Actomyosin Ring Contraction during Budding Yeast Cytokinesis”的文章，發現在細胞分裂的最后階段，扮演關鍵作用的收縮環（contractile ring）雖然也同樣是由肌動蛋白和肌球蛋白組成，但是作用機制卻完成不同。這一相關成果公布在Developmental Cell雜志上。

領導這一研究的是斯托瓦斯醫學研究所的李戎教授，這位華裔女科學家的教育背景幾乎都是在數一數二的高校中完成：1988年畢業于耶魯大學，1992年加州大學舊金山分校獲得博士學位，之后到加州大學伯克利分校進行博士后研究，1994年進入哈佛醫學院。其研究組主要聚焦于細胞動態的研究，曾發表多篇重要的成果，生物通也曾對其進行過采訪：李戎研究組：我們研究的是細胞“動態”。

在這項研究中，李戎研究組將傳統的成像技術和遺傳分析方法，與一種新型定量顯微模式結合起來，從而指出出芽酵母最終細胞分裂過程中，肌動球蛋白環縮緊，將細胞膜拉近，并最終分裂出兩個細胞的動力，不是來自之前認為的，肌球蛋白馬達滑動，而是與肌動蛋白交聯的微絲解聚。

這項研究打破了原有概念，提出了一種新的非肌肉細胞中肌球蛋白結構收縮機制，這種機制不僅在細胞分裂中扮演了重要角色，而且對于許多生物過程，比如細胞形狀變化具有重要意義。

“長期以來都認為收縮環是由肌動蛋白和肌球蛋白組成的，這些蛋白就是我們體內幫助肌肉收縮的蛋白”，李教授解釋道，“因此順理成章就會假設這些細胞內結構也具有相同的作用方式?！?/SPAN>

肌肉細胞中，肌球蛋白上稱為馬達結構域的結構能結合肌動蛋白，通過“power stroke”機制產生張力。但是經基因工程處理的，缺乏這一馬達結構域的出芽酵母卻受到的影響不大。“這個馬達結構域被認為在收縮環功能上扮演了關鍵作用”，文章第一作者Inês Mendes Pinto說，“但是這些酵母細胞卻依然可以正常分裂?！?/SPAN>

為了解開這個謎題，研究組與斯托瓦斯醫學研究所的一位生物數學家：Advisors Boris Rubinstein，以及一位先進顯微技術專家：Jay R. Unruh等人展開了合作，由此研發出了一種定量顯微分析模型，觀察出芽酵母細胞分裂過程中，肌動球蛋白環的特性。

研究人員利用一種藥物：Jasplakinolide感染肌動蛋白解聚，導致微絲變短，結果發現了微絲解聚才是真正在酵母細胞分裂過程中的關鍵作用過程。除此之外，研究人員還通過缺乏肌動蛋白解聚主要因子：cofilin 1的酵母菌，證實了肌動蛋白解聚在環收縮方面的作用。

“這一模型表明出芽酵母細胞分裂主要動力來自肌動蛋白解聚”，李教授說，“而肌球蛋白的主要作用則是促進肌動蛋白解散”，“而且，這一模型也解釋了另外一個令人困惑的現象：對于一種細胞類，無論其肌動球蛋白環初始大小是多少，完成細胞分裂的時間都差不多。”

李戎研究組近期還發表文章，證明一種稱為Arp2/3復合物的肌動蛋白聚合因子，在肌動蛋白纖維樹突狀排列形成方面扮演了重要角色，而后者構成了板狀偽足的結構骨架，并且有助于推動細胞向前移動。這是首次利用敲除小鼠，以及分化小鼠胚胎干細胞來分析Arp2/3復合物在成纖維細胞運動中的功能。