Nature子刊：细胞分裂的一个关键组分得以揭示

巴塞罗那生物医药研究所（IRB）的科学家通过标记数以千计的微管尾部，能够追踪微管在有丝分裂纺锤体组装期间的分布和运动。这一突破性成果发表在2014年6月29日的《Nature Cell Biology》杂志。

　　

生物通报道：一个细胞分裂为二需要丝分裂纺锤体的组装，这是一种极为复杂的结构，是众多蛋白质的协同行动和它们活动的精细平衡的结果。细胞分裂需要的大部分时间，都用于组装有丝分裂纺锤体，从表面上看，有丝分裂纺锤体就像一个具有橄榄球形状螺纹的球。

纺锤体最丰富的成分是微管。巴塞罗那生物医药研究所（IRB）的细胞生物学家Jens Lüders解释说：“通过标记数以千计的微管（它们是必不可少和非常动态可变的）尾部，我们终于能够追踪它们在有丝分裂纺锤体组装期间的分布和运动。这一突破性成果发表在2014年6月29日的《Nature Cell Biology》杂志。

Lüders指出：“十多年来，我们仅能跟踪成长中的微管末端，但不是出发点。因此，我们缺乏必要的信息，来了解有丝分裂纺锤体的动态结构和它如何促进细胞分裂。”这项研究只有两位作者，他自己和第一作者、法国研究员Nicolas Lecland，后者在IRB完成了博士学位论文。

科学家们已经证实，γ-微管蛋白定位于微管丝的出发点，与这些结构具有相对稳定的相关性。利用γ-微管蛋白一个版本——携带激光可激活的荧光标签，研究人员能够通过拍摄分裂中的人体细胞，跟踪有丝分裂纺锤体内微管出发点的运动。

IRB物理学家Julien Colombelli运行的先进数字显微镜设备，对于设置所需要的技术一直都是至关重要的。Lüders强调说：“这项研究的成功，也是技术工艺知识和尖端可用技术的结果，没有它们，我们永远也不能解决这个项目。”

研究人员首次描述了大多数微管在有丝分裂纺锤体内的形成部位，以及它们如何发展，它们的出发点如何借助于三个马达蛋白运输到纺锤体的相反一端，在那里它们相结合。同时在这一过程中，微丝的两端延伸到细胞中心，在那里它们与染色体相互作用。

当最终纺锤体被组装时，微管将染色体拉到相反的一端，并启动细胞的物理分裂。科学家们指出：“现在我们对纺锤体如何组装和发挥作用，有了一个更完整的理解，可以使用我们的新标志物，来检测关于背后机制的新旧假设。”

研究癌症的新工具
此外，这一研究突破可让我们更好地理解抑制微管和用于化疗的药物的作用模式。这些类型的药物可阻止有丝分裂纺锤体，从而防止细胞分裂和干扰肿瘤的生长。

尽管许多年来这些癌症治疗方法已经取得了临床成功，但是我们对它们如何损害纺锤体结构和功能，知之甚少。虽然这些药物非常的有效，但是它们没有表现出令人满意的特异性，因为它们也会影响健康分裂的细胞。此外，它们影响非分裂的细胞，如神经元，在这类细胞中，微管也发挥重要的作用。

研究人员表示：“对癌症细胞和健康细胞之间纺锤体组织的差异，以及它们如何响应微管靶向药物，有一个更好的了解，对于优化治疗方法是至关重要的，例如，通过确定更具特异性的药物或新靶点。这种工具对于实现这些目标可能是有用的。”

（生物通：王英）

延伸阅读：Cell揭示细胞分裂新机制

生物通推荐原文摘要：
The dynamics of microtubule minus ends in the human mitotic spindle
Abstract: During mitotic spindle assembly, γ-tubulin ring complexes (γTuRCs) nucleate microtubules at centrosomes, around chromosomes, and, by interaction with augmin, from pre-existing microtubules. How different populations of microtubules are organized to form a bipolar spindle is poorly understood, in part because we lack information on the dynamics of microtubule minus ends. Here we show that γTuRC is associated with minus ends of non-centrosomal spindle microtubules. Recruitment of γTuRC to spindles occurs preferentially at pole-distal regions, requires nucleation and/or interaction with minus ends, and is followed by sorting of minus-end-bound γTuRC towards the poles. Poleward movement of γTuRC exceeds k-fibre flux, involves the motors dynein, HSET (also known as KIFC1; a kinesin-14 family member) and Eg5 (also known as KIF11; a kinesin-5 family member), and slows down in pole-proximal regions, resulting in the accumulation of minus ends. Thus, in addition to nucleation, γTuRC actively contributes to spindle architecture by organizing microtubule minus ends.