eLife：量化細胞分裂的基本需求
日期：2014-07-22 10:20:09
理解一個生物學過程，就需要分析與之有關的基因和蛋白。然而，定量關鍵結構中的某一蛋白組分并不容易。幸運的是，葡萄牙IGC（Instituto Gulbenkian de Ciência）的科學家們解決了這個問題。他們通過熒光技術對人類細胞的著絲粒進行研究，發現著絲粒形成需要大約400個 CENP-A分子。這一成果發表在本周的eLife雜志上。
著絲粒是染色體上的重要蛋白結構，可以招募相關分子機器，將染色體分配到兩個子細胞，而這一過程是細胞分裂的基礎。如果著絲粒的定位發生改變，或者組成著絲粒的蛋白受到破壞，細胞分裂就會出現異常。人們一直知道，蛋白CENP-A對于著絲粒的功能極為重要，但卻一直不清楚著絲粒究竟含有多少CENP-A分子。這樣的信息將幫助人們深入理解著絲粒的建立和維持機制。
“我們知道，CENP-A在著絲粒形成過程中扮演著至關重要的作用。此前的研究顯示，缺乏這一蛋白細胞就無法正確分裂，傳給子細胞的染色體數會受到影響。那么著絲粒形成究竟需要多少CENP-A呢？我們需要想辦法定量這種納米級的分子，”文章的第一作者Dani Bodor解釋道。
研究團隊通過基因工程技術，將編碼一種熒光蛋白的基因與CENP-A基因融合，使細胞生產的所有CENP-A蛋白都發熒光。隨后他們在顯微鏡下觀察這些細胞，對整個細胞和著絲粒處的熒光進行定量。他們發現，人類細胞中大約有400個CENP-A分子出現在著絲粒處。研究人員指出，上述方法也可以用來解決其他的生物學問題。
“類似技術原本是用于酵母的，之前還沒人將其用于更為復雜的細胞，而我們從中獲得了啟示。酵母細胞的形態和大小都差不多，但人類細胞的形態和大小差異較大，增加了這類技術在使用時的復雜性。”Dani Bodor說。
最后，研究人員采用另外兩種技術對結果進行了驗證。研究顯示，不論哪種方法檢測，著絲粒處的CENP-A分子都在四百個左右。
“著絲粒需要非常穩定的結構，以保證染色體在細胞分裂過程中正確傳遞給子細胞。在細胞分裂時，CENP-A蛋白也會傳給子細胞，但各細胞收到的分子數量是不一樣的。細胞擁有400個分子，就能確保有足夠的CENP-A傳遞下去形成著絲粒。確定CENP-A的數量，有助于我們理解著絲粒的形成和遺傳。”
“如今，越來越多的實驗室開始著手解決生物學中的定量問題。而我們的方法在這一方面非常有用，”Lars說。
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