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eLife:量化細胞分裂的基本需求

日期:2014-07-22 10:20:09

 

理解一個生物學(xué)過程,就需要分析與之有關(guān)的基因和蛋白。然而,定量關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中的某一蛋白組分并不容易。幸運的是,葡萄牙IGCInstituto Gulbenkian de Ciência)的科學(xué)家們解決了這個問題。他們通過熒光技術(shù)對人類細胞的著絲粒進行研究,發(fā)現(xiàn)著絲粒形成需要大約400 CENP-A分子。這一成果發(fā)表在本周的eLife雜志上。

 

著絲粒是染色體上的重要蛋白結(jié)構(gòu),可以招募相關(guān)分子機器,將染色體分配到兩個子細胞,而這一過程是細胞分裂的基礎(chǔ)。如果著絲粒的定位發(fā)生改變,或者組成著絲粒的蛋白受到破壞,細胞分裂就會出現(xiàn)異常。人們一直知道,蛋白CENP-A對于著絲粒的功能極為重要,但卻一直不清楚著絲粒究竟含有多少CENP-A分子。這樣的信息將幫助人們深入理解著絲粒的建立和維持機制。

 

“我們知道,CENP-A在著絲粒形成過程中扮演著至關(guān)重要的作用。此前的研究顯示,缺乏這一蛋白細胞就無法正確分裂,傳給子細胞的染色體數(shù)會受到影響。那么著絲粒形成究竟需要多少CENP-A呢?我們需要想辦法定量這種納米級的分子,”文章的第一作者Dani Bodor解釋道。

 

研究團隊通過基因工程技術(shù),將編碼一種熒光蛋白的基因與CENP-A基因融合,使細胞生產(chǎn)的所有CENP-A蛋白都發(fā)熒光。隨后他們在顯微鏡下觀察這些細胞,對整個細胞和著絲粒處的熒光進行定量。他們發(fā)現(xiàn),人類細胞中大約有400CENP-A分子出現(xiàn)在著絲粒處。研究人員指出,上述方法也可以用來解決其他的生物學(xué)問題。

 

“類似技術(shù)原本是用于酵母的,之前還沒人將其用于更為復(fù)雜的細胞,而我們從中獲得了啟示。酵母細胞的形態(tài)和大小都差不多,但人類細胞的形態(tài)和大小差異較大,增加了這類技術(shù)在使用時的復(fù)雜性。”Dani Bodor說。

 

最后,研究人員采用另外兩種技術(shù)對結(jié)果進行了驗證。研究顯示,不論哪種方法檢測,著絲粒處的CENP-A分子都在四百個左右。

 

“著絲粒需要非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),以保證染色體在細胞分裂過程中正確傳遞給子細胞。在細胞分裂時,CENP-A蛋白也會傳給子細胞,但各細胞收到的分子數(shù)量是不一樣的。細胞擁有400個分子,就能確保有足夠的CENP-A傳遞下去形成著絲粒。確定CENP-A的數(shù)量,有助于我們理解著絲粒的形成和遺傳。”

 

“如今,越來越多的實驗室開始著手解決生物學(xué)中的定量問題。而我們的方法在這一方面非常有用,”Lars說。

 

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