华裔博士解开细胞分裂50年纷争

　　

生物通报道：来自俄勒冈州立大学的研究人员解开了一项长达50年之久的细胞生物学纷争，并且这项研究发现影响广泛，为从出生缺陷性疾病和遗传疾病，到细胞分裂事件，以及癌症研究都提供了重要信息。这一研究成果公布在专业期刊：PLoS Biology上，得到了美国国家科学基金和美国心脏协会的资助。

领导这一研究的是俄勒冈州立大学动物性副教授张达宏（Dahong Zhang，音译）博士，他说，“自细胞被发现的时候，科学家们就开始讨论细胞分裂过程”。生命的基础过程——细胞调控染色体如何复制，然后分裂成两个细胞的机制，实际上到今天都没有完全下过定论，你能在高校的书本上看到相关的基础内容，但是没有细节。

“大约在20世纪60年代提出了两个基本模式，都解释了一个收缩环（contractile ring，有丝分裂的后、末期，在赤道板质膜下形成的微丝束环（由肌动蛋白和肌球蛋白组成））如何形成，以及帮助单个细胞分裂成两个子细胞。”，“这个问题相关的一些方面至今也没有定论，比如细胞骨架，包括微管和微丝如何进行调控的，其中到底发生了什么事件。”

为了了解这个过程，Zhang带领着其实验室的研究人员发展了一些新型仪器，利用“微针技术（microneedles）”，以及最新的成像技术，直接观测细胞骨架的运动，收缩环形成的过程。这一系统不仅解决了这一长达半个世纪的谜团，而且“也是一种十分有潜力的新技术”，能在其它细胞生物学研究领域应用。

研究发现，在有丝分裂的后、末期，在赤道板质膜下会形成微丝束环（由肌动蛋白和肌球蛋白组成），帮助单个细胞分裂成两个子细胞，在这之前染色体已经发生分离。如果这个过程中止，癌症和其它严重医学或者遗传方面的问题就会出现。

但是如果你把细胞看成地球，那么到底是“赤道”收缩了，还是“两极”松了，导致这种收缩和分裂，有关于这一点，形成了两种截然不同的理论，即细胞极松弛（polar relaxation）和赤道板刺激（equatorial stimulation），两个理论都有一些科学家穷其一生支持。

Zhang认为，这两种理论都是对的，自然和进化实际上给细胞分裂上个双保险：如果一个系统出现了问题，就用后备方法。

“精确的细胞分裂是所有细胞功能中最关键的过程之一，显然具有设计多一重保险的进化需要——一个系统可以用两种不同的方式来完成”，“仔细想想就会觉得这是合乎道理的，这些发现不言而喻，也终止了一直以来有关哪个理论是正确的争论。”

研究人员通过细胞标记，移动仍可见，对微丝产生影响的微管，选择性的抑制细胞分裂的一个机制。结果他们发现相同的细胞类型即能通过细胞极松弛，也可以利用赤道板刺激进行分裂，这说明这两种理论并不相互排斥。

Zhang认为这些发现对于细胞生物学的基础的理解具有重要的意义，而且也有助于癌症研究。癌症从本质上来说就是对细胞分裂和迁移失去正常调控的结果，实际上，Zhang实验室用到的一种复合物就能抑制细胞分裂——泰素（taxol），常用于癌症药物中。

精确有效的细胞分裂对于理解一些遗传疾病，流产，出生缺陷症等方面也具有重要意义。
（生物通：张迪）
注：
1.细胞骨架（cytoskeleton）是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构。发现较晚，主要是因为一般电镜制样采用低温（0-4℃）固定，而细胞骨架会在低温下解聚。直到20世纪60年代后，采用戊二醛常温固定，才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。真核细胞借以维持其基本形态的重要结构，被形象地称为细胞骨架，它通常也被认为是广义上细胞器的一种。
细胞骨架不仅在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动，如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在白细胞(白血球)的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。另外，在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成。
2.细胞核分裂（有丝分裂）后，轮到细胞质一分为二，这个过程称为减数分裂。不可思议的是，人们对这一根本过程的基本机制几乎一无所知。多数细胞分裂所需的收缩环含有肌动蛋白细丝、肌浆球蛋白和其他蛋白。

传统观点是，收缩环是一个比较稳定的结构，由迁移到细胞赤道区域的预先存在的肌动蛋白细丝形成。但对裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe所做的一项新研究显示，该收缩环是一个极富动态的结构，其中的肌动蛋白细丝和其他环成分每分钟翻转一次。