未来有望治疗中利用细胞继承正确染色体功能获益

未来有望治疗中利用细胞继承正确染色体功能获益

Z近，研究人员报道称，一种对张力敏感的“故障安全性”蛋白，可在我们细胞分裂的时候，确保所产生的两个细胞系继承了正常数目的染色体。

当一个细胞分裂时，在被称为有丝分裂的过程中，分裂的细胞产生其每条染色体的一个副本。然后将它们进行分配，这样每个子细胞都继承了每条染色体的一个副本。如果这个过程失败，一个子细胞Z终就有太多染色体，而其他子细胞则有太少染色体，所产生的细胞会死亡、发生故障，或者在某些情况下癌变。事实上，这种情况——称为非整倍性，在肿瘤细胞中是Z常见的基因异常。

在这项研究中，研究人员展示了一个参与有丝分裂的关键蛋白质，如何有助于防止细胞分裂过程中的染色体异常分配，从而减少了非整倍性的风险。这些发现为细胞分裂过程提供了新的见解，并可能指导开发新的化疗药物，靶定细胞分裂机制。

这种分子在人类中被称为ch-TOG，是一种蛋白质，它参与感知两套染色体是否被正确分配，这样，在细胞分裂之前，它们将会被吸引到相反的方向。这个蛋白质得名是因为它是由一个基因产生的，这个基因在结肠癌和肝癌中是过分活跃的，被称为Colonic-Hepatic Tumour-Overexpressed基因(ch-TOG)。ch-TOG的版本出现在许多不同的物种中，是它对于正常细胞功能*的一个指标。为了方便起见，研究人员研究了存在于酵母中的一个版本，称为Stu2。

在细胞准备分裂时，Stu2通过复制每条配对的染色体，而开始起作用。每条染色体包含一个蛋白质复合体，其组成一种称为着丝粒的结构，是一个运动控制中心。当需要分离染色体对时，细细的线状细丝——称为微管，从细胞系的相反两端延伸，并与着丝粒连接起来。正常情况下，来自细胞一边的微管，抓住来自一条配对染色体的着丝粒，来自细胞另一侧的微管，则依附于另外一条配对染色体的着丝粒。

当两条微管开始拉动时，复制的染色体分离，并且每条被吸引到细胞的另一侧。作者发现，Stu2是这个动粒结构的一个关键部分。为了阐明Stu2的功能，研究人员分离了着丝粒，并将它们与微珠连接在一起，然后用一束强烈的激光光束——一种称为激光陷阱的技术，将其固定在适当的位置。一旦把微珠固定到位，研究人员就能让微管附着在具有和没有Stu2着丝粒。然后，他们把微管从珠子上拉开，逐渐增加张力，直到连接中断。这种技术允许他们在皮牛顿力（pN）的范围内测量连接的张力。1 pN是百万兆分之一牛顿力。在地球上，1 pN是大约一个血液细胞的重量。

研究人员发现，当Stu2存在时，随着张力增加，这种连接变得更加稳定。随着张力从1pN升高到5pN，连接的持续时间平均从20分钟增加到将近一个小时。然而，当Stu2被移除时，相反的事情发生了。随着张力1 pN增加5 pN，连接持续时间从34分钟下降到8.5分钟。

研究人员推测，Stu2似乎是一种“故障安全”机制，确保复制染色体的正确定位，以在细胞分裂时正确地分开。当着丝粒连接的微管来自于细胞的相反方向，并被拉到相反的方向时，它们就产生张力，使Stu2稳固这种连接。

有一种理论认为，它沿着叫做手指陷阱（finger trap）的儿童魔术玩具起作用，当你试图拔出插入的手指时，这种编织管会产生更大的力，但是当你把你的手指挤在一起时，它慢慢松开。这是确定的*个分子，参与感知张力，以确保细胞系继承正确的染色体。