Nature子刊发现细胞在分裂过程中如何重组

　　

活细胞是一个熙熙攘攘的大都市，无数的分子和蛋白质在各个方向的拥挤空间中穿行。细胞分裂是一件大事，它彻底改变了整个世界。这个细胞开始表现得像一个国际竞赛的东道主，重新配置整条街道，重新安置建筑物，重新规划交通系统。

几十年来，研究人员一直着迷于细胞组织这种戏剧性转变的能力。这个过程的核心是微管细胞骨架，这是一种纤维网络，提供结构支持，促进细胞内的运动，确保染色体正确分离。细胞分裂错误可导致多种疾病和失调，包括癌症或遗传失调。

然而，尽管它至关重要，但在细胞分裂过程中控制细胞内部重组的确切机制仍然是一个谜。细胞如何知道何时以及如何重新排列其内部支架？控制这些变化的分子信号是什么？谁是指挥这一切的关键人物？

根据一项新的研究，一些变化可以归结为一个令人惊讶的简单而优雅的系统——分子开关的翻转。巴塞罗那基因组调控中心和多特蒙德马克斯普朗克分子生理学研究所的研究人员今天在《自然通讯》上发表了这一发现。

这一发现的核心是PRC1蛋白。在细胞分裂过程中，PRC1在组织细胞分裂中起关键作用。它交联微管，帮助在微管重叠和染色体分离的关键区域形成结构。

但是PRC1不是单独行动的。它的活动受到严格控制，以确保微管在正确的时间和地点组装。这种蛋白质是通过一种叫做磷酸化的过程来控制的，在这个过程中，酶会在其表面的特定区域添加小的化学标签。这些分子标签可以提高或降低PRC1的活性。

“我们发现，操纵PRC1的磷酸化状态可以诱导细胞分裂所需的细胞骨架组织不同状态之间的大规模转变。这些改变只需要几分钟就能完成。”该研究的第一作者，CRG博士后研究员Wei Ming Lim博士。

研究人员通过开发一种新的实验室系统获得了这一发现，在这种系统中，他们可以精确控制甚至逆转与活系统外细胞分裂不同阶段相关的细胞骨架结构的转变。这项新技术可以帮助研究人员研究控制细胞分裂的基本机制，比以前更容易控制和更详细，而且是实时的。

“我们现在可以在显微镜下创建和观察重组细胞骨架的电影，同时随心所欲地快进和倒带。这是该领域的一个重要里程碑，”ICREA研究教授Thomas Surrey说，他是该研究的高级作者，也是巴塞罗那基因组调控中心的研究员。

这个新系统最终可以为细胞分裂出现问题的疾病，如癌症，提供潜在的治疗策略。然而，对于Surrey来说，这项研究的意义在于它如何激发人们对复杂的自然世界的惊奇感。“细胞非常小，但在它们内部存在着一个高度组织化、非常复杂的系统，运作非常精确。有了这些发现，这种复杂性开始被解开，”他总结道。