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Nature:科学家解析控制细胞分裂的新型分子机制

细胞2019-01-10 11:15:00

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的一篇研究报告中,来自苏黎世大学的科学家们通过研究阐明了细胞分裂的新型控制机制。正如每个厨师都会经历一样,当将香醋和橄榄油混合时,两种液体是彼此分开的,醋滴会浮在油面上,在物理学中,这就构成了液体的两相,而分子间的相分离也会发生在细胞内部。

图片来源:Arpan Rai, UZH

这项研究中,研究人员发现了一种能够控制细胞分裂的特殊酶类(DYRK3),这类酶是一种双特异性的激酶,当细胞分裂时,DYRK3酶就会促进不同相的混合,这就保证了细胞能够正确构建分离染色体及分裂细胞内容物的细胞机器,当细胞分裂后,酶类DYRK3就会被破碎,而且单一相就会再次形成。如果一切按照计划进行的话,遗传物质、细胞器以及细胞内容物就会在子代细胞中被正确分配,这些基础性的研究发现或许就能帮助研究人员深入理解细胞分裂的过程。

研究者Lucas Pelkmans表示,细胞中的物理-化学过程能够收到酶类的主动调节,而且这还与多种疾病的发生直接相关,如果细胞分裂过程中相的分离不能正常发挥作用,那么染色体就会不完全分离,随后就会不均匀地被分配到子代细胞中,这或许就会诱发多种癌症的其中一个原因。很多蛋白质的缺陷都会诱发神经变性问题,而且这也可能是细胞内部相分离失败的结果。

这项研究中,研究人员就发现了能控制相分离的特殊酶类蛋白,未来或能帮助研究人员开发抑制多种细胞问题,乃至疾病发生的新型策略。细胞内容物在子代细胞中的分布以及细胞中“旧组分”的保留对于机体老化至关重要,在这种情况下,有效控制相的混合和分离对于决定细胞命运非常重要。

相关研究结果或许还能用于病毒感染的研究,当病毒感染细胞时,其通常会诱发分子发生相分离过程,此时就会促进新病毒颗粒的产生,基于本文研究结果,研究人员表示,新发现的DYRK3酶类或许未来也能用于帮助开发新型的抗病毒疗法。

原始出处:Arpan Kumar Rai, Jia-Xuan Chen, Matthias Selbach, et al. Kinase-controlled phase transition of membraneless organelles in mitosis. Nature, 2018; 559 (7713): 211 DOI: 10.1038/s41586-018-0279-8

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