eLife解答有丝分裂半世纪谜题

在细胞进行有丝分裂时胞吞作用（endocytosis）会被关闭，为何会出现这一现象呢？这一问题困扰科学家们达半世纪之久。Warwick大学医学院的研究人员找到了问题的答案。这项研究于二月十八日发表在eLife杂志上。

　　

生物通报道：在细胞进行有丝分裂时胞吞作用（endocytosis）会被关闭，为何会出现这一现象呢？这一问题困扰科学家们达半世纪之久。

现在，Warwick大学医学院的研究人员找到了问题的答案。他们首次描述了肌动蛋白actin的新功能，并且指出在细胞有丝分裂时，网格蛋白依赖的胞吞作用无法获得所需的肌动蛋白，导致整个过程无法进行。这项研究于二月十八日发表在eLife杂志上。

对于那些无法穿过细胞膜的大分子（如蛋白），细胞会通过胞吞作用将其吸收。网格蛋白介导的胞吞作用，是哺乳动物细胞内化多种受体的主要途径。网格蛋白能使细胞膜的内表面形成凹陷，以便吞入少量的细胞外液体。

Dr Steve Royle领导研究团队，解答了1965年美国细胞生物学家Don Fawcett提出的问题。Fawcett注意到，网格蛋白依赖的胞吞作用会在有丝分裂过程中关闭，但迄今为止人们一直未能解释这一现象发生的原因。

在二十世纪后期，研究界出现了两个互相矛盾的理论。一种理论认为，在有丝分裂时细胞膜的张力太高，以致胞吞作用无法发生。而另一种理论认为，有丝分裂中的磷酸化过程实际上关掉了网格蛋白的活性。

最近科学家们又发现，在不分裂的细胞中，即使细胞膜张力很高胞吞作用仍能发生。这是因为细胞能够招募肌动蛋白，帮助网格蛋白克服细胞膜上过高的张力。

Warwick大学的研究团队检测了有丝分裂时的细胞膜张力，发现这时的张力比不分裂细胞高很多，于是他们进一步分析了肌动蛋白的招募情况。他们发现，在有丝分裂过程中肌动蛋白忙于在细胞内形成坚硬的皮质层，无法为胞吞作用提供帮助。简而言之，胞吞作用在有丝分裂期间无法获得所需的肌动蛋白。

研究人员向人们展示，如果出现了胞吞可用的肌动蛋白，有丝分裂的细胞就能重新开始胞吞。此外文章还指出，有丝分裂中的磷酸化过程并未抑制胞吞作用，对第二种理论提出了质疑。

发现肌动蛋白的新功能，不论在研究界还是临床领域都有重要的意义。Dr Royle解释道：“了解肌动蛋白的新功能，为人类健康带来了重要的启示。我们可以在此基础上利用肌动蛋白，在细胞分裂时重新启动胞吞作用。这意味着我们能够让分裂中的细胞，接收药物分子或其他治疗。”

“这一发现也带来了一些新的问题。例如，当细胞膜张力过高时，细胞如何确定招募肌动蛋白的时机，又怎样进行招募等等。这些问题都有待于进一步解答。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

An unmet actin requirement explains the mitotic inhibition of clathrin-mediated endocytosis

Clathrin-mediated endocytosis (CME) is the major internalisation route for many different receptor types in mammalian cells. CME is shut down during early mitosis, but the mechanism of this inhibition is unclear. In this study, we show that the mitotic shutdown is due to an unmet requirement for actin in CME. In mitotic cells, membrane tension is increased and this invokes a requirement for the actin cytoskeleton to assist the CME machinery to overcome the increased load. However, the actin cytoskeleton is engaged in the formation of a rigid cortex in mitotic cells and is therefore unavailable for deployment. We demonstrate that CME can be ‘restarted’ in mitotic cells despite high membrane tension, by allowing actin to engage in endocytosis. Mitotic phosphorylation of endocytic proteins is maintained in mitotic cells with restored CME, indicating that direct phosphorylation of the CME machinery does not account for shutdown.