Nature揭示细胞分裂新机制

　　

生物通报道  来自加拿大和英国的研究人员发现，染色体在动物细胞分裂中发挥了积极的作用。这发生在细胞分裂为两个新子细胞的胞质分裂（cytokinesis）阶段。他们的研究结果发布在7月13日的《自然》（Nature）杂志上。

细胞分裂是所有生命形式的基础：人体从单细胞经历数十亿次的分裂发育生成所有的组织类型，并且在生命中的每一天其中的一些细胞还在继续数十亿次的分裂。然而当前人们对于相关的分子机制仍不十分清楚（延伸阅读：Cell：细胞分裂的强大抑制因子）。

准确无误的细胞分裂

蒙特利尔大学病理学和细胞生物学系助理教授Gilles Hickson说：“ 细胞分裂是一个复杂的过程，通常情况下准确无误地完成。但当DNA分离或胞质分裂过程中出现错误时，它会成为触发癌症的源头。”

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众所周知，称作为微管的微型缆索样结构在细胞分裂过程中参与了将染色体牵拉至细胞的两极。“在这时，微管借助于中央着丝粒从物理上分开染色体，另一些微管则向细胞皮质发出信号，”Hickson说。然而直到现在，人们都认为染色体只是扮演了一个被动的角色：它们被微管拉动，并没有影响胞质分裂，但事实并非如此。

染色体的积极作用

采用强大的遗传工具和精密显微镜来研究果蝇细胞，研究小组发现染色体发出了一些信号影响细胞皮质增强了微管的作用。研究人员发现其中的一个关键信号是通过一种酶复合体——着丝粒上一种叫做Sds22-PP1的磷酸酶来起作用。

他们还证实，这一信号通路在人类细胞中起作用。“像细胞分裂一类的基本过程可以预计从果蝇到人类进化上保守。这使得果蝇成为了帮助我们了解人类生物学的强大系统。”在染色体分离之时，它们向着细胞两极的膜靠近，借助于这个酶的作用，促成了两极的细胞膜软化，促进了细胞伸长，确保了细胞分裂发生在赤道板处。

一条新的研究途径
 
发现这一机制是一个重要的突破，将推动了解细胞分裂过程。“我们将继续寻求了解相关的分子机制。因为细胞分裂对于生命，及某些疾病是如此的至关重要，”Hickson说。

事实上，失控性的细胞分裂是所有癌症的特征，这一基础过程是治疗干预阻止癌症发生及扩散的潜在靶标。“但在我们实现目标之前，我们必须继续扩展我们对于正常细胞分裂基本过程和信号的了解，认识它们出错的机制，或如何来利用它们。并且机体中，甚至相同组织中不同的细胞类型不会以完全相同的方式进行细胞分裂。例如，干细胞是进行不对称分裂，而其他大多数细胞则是进行对称分裂，我们仍然没有在分子水平上认识这些差异。有了果蝇一类的强大的遗传模型，我们将会获得成功。最终，有可能帮助合理设计出更特异的疗法来抑制癌细胞分裂，且不会影响同时正在进行细胞分裂的健康细胞，”Hickson说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Kinetochore-localized PP1–Sds22 couples chromosome segregation to polar relaxation

Cell division requires the precise coordination of chromosome segregation and cytokinesis. This coordination is achieved by the recruitment of an actomyosin regulator, Ect2, to overlapping microtubules at the centre of the elongating anaphase spindle1. Ect2 then signals to the overlying cortex to promote the assembly and constriction of an actomyosin ring between segregating chromosomes1. Here, by studying division in proliferating Drosophila and human cells, we demonstrate the existence of a second, parallel signalling pathway, which triggers the relaxation of the polar cell cortex at mid anaphase. This is independent of furrow formation, centrosomes and microtubules and, instead, depends on PP1 phosphatase and its regulatory subunit Sds22 (refs 2, 3). As separating chromosomes move towards the polar cortex at mid anaphase, kinetochore-localized PP1–Sds22 helps to break cortical symmetry by inducing the dephosphorylation and inactivation of ezrin/radixin/moesin proteins at cell poles. This promotes local softening of the cortex2, 3, facilitating anaphase elongation and orderly cell division. In summary, this identifies a conserved kinetochore-based phosphatase signal and substrate, which function together to link anaphase chromosome movements to cortical polarization, thereby coupling chromosome segregation to cell division.