Cell子刊：細(xì)胞不對稱分裂新解

日期：2012-11-09 07:34:03

生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，此前作用未知的She1蛋白，其實(shí)是細(xì)胞不對稱分裂機(jī)制中的重要成員。細(xì)胞不對稱分裂機(jī)制對于干細(xì)胞自我更新很重要，能夠確保子細(xì)胞具有不同的分化命運(yùn)和功能。

近來，馬薩諸塞大學(xué)Amherst校區(qū)的生物學(xué)家Wei-lih Lee及其研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)調(diào)控蛋白She1參與了細(xì)胞不對稱分裂機(jī)制，在染色體和紡錘體定位中具有重要作用。該蛋白的作用機(jī)制改變了人們對不對稱分裂的舊認(rèn)知，這項(xiàng)研究將提前發(fā)表在Cell旗下的Current Biology雜志網(wǎng)站上。

在果蠅或人類受精卵發(fā)育過程中，細(xì)胞不對稱分裂的次數(shù)必須與對稱分裂達(dá)到精密平衡，Lee解釋道。他花了多年時(shí)間研究細(xì)胞內(nèi)的“分子引擎”動(dòng)力蛋白dynein，該蛋白控制著胚胎中的細(xì)胞不對稱分裂，此前人們還并不完全了解其作用機(jī)制。

在細(xì)胞不對稱分裂的已知調(diào)節(jié)子中，She 1是首個(gè)通過抑制動(dòng)力蛋白引擎的起作用的，更令人驚訝的是She 1的作用實(shí)際上是促進(jìn)不對稱分裂。

這項(xiàng)研究是在普通酵母中進(jìn)行的，研究人員指出該成果使人們得以更深入的了解動(dòng)力蛋白在不對稱分裂中的作用，對于組織分化及干細(xì)胞自我更新都具有重要意義。由于不對稱分裂是一個(gè)進(jìn)化高度保守的過程，所以這一發(fā)現(xiàn)對于人類發(fā)育也很重要。人們認(rèn)為動(dòng)力蛋白通過拉動(dòng)有絲分裂紡錘體來影響分裂，而動(dòng)力蛋白如何決定拉動(dòng)紡錘體的方向是該領(lǐng)域的圣杯。

當(dāng)細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)行不對稱分裂時(shí)，動(dòng)力蛋白分子沿著微管向相反方向移動(dòng)并錨定在細(xì)胞壁中。在研究人員發(fā)現(xiàn)She1的作用之前，人們一直認(rèn)為動(dòng)力蛋白獨(dú)自決定如何引導(dǎo)紡錘體將染色體拉開。在這項(xiàng)研究中，研究人員通過全內(nèi)反射熒光顯微技術(shù)TIRF，在高分辨率下觀察單個(gè)分子，他們可以觀察到動(dòng)力蛋白沿微管軌道移動(dòng)。

研究人員觀察了She1與動(dòng)力蛋白在微管軌道上的接觸和結(jié)合，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)動(dòng)力蛋白在微管上移動(dòng)時(shí)，She1才與之相互作用將其阻斷。他們本以為She1通過阻斷動(dòng)力蛋白來抑制不對稱分裂，結(jié)果卻令人驚訝。研究顯示，She1會改變微管軌道，使動(dòng)力蛋白無法通過，來促進(jìn)不對稱分裂。

作者指出，這雖然是一個(gè)小差異，但是卻很重要。研究人員認(rèn)為She1負(fù)責(zé)決定微管軌道是否可以通行。動(dòng)力蛋白是一個(gè)一直處于開啟狀態(tài)的引擎，而She1特異性的在局部對其進(jìn)行調(diào)控。如果紡錘體一端的She1濃度高，肌動(dòng)蛋白就只能在另一側(cè)拉動(dòng)，這樣的機(jī)制決定了肌動(dòng)蛋白拉動(dòng)紡錘體的方向。

目前人體中還未發(fā)現(xiàn)對應(yīng)酵母She1的蛋白，不過研究人員相信未來也會在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)類似蛋白，負(fù)責(zé)在細(xì)胞不對稱分裂中調(diào)控和指導(dǎo)動(dòng)力蛋白。