细胞生物学 分裂的复杂性

通过精确调节细胞内容物分配到两个子细胞中，在细胞分裂期间形成新细胞。因此，细胞分裂是一种基本的生物学过程，其中母细胞的复制染色体均等地分布于两个子细胞。这是通过将成对的染色体附着到称为纺锤装置(或有丝分裂纺锤体)的双极纤维网络来实现的。缩短纤维然后将两组染色体吸引到网络的相对两极，并且中心的收缩环将细胞切成两半。有丝分裂纺锤体由称为中心体的细胞器组织，中心体充当纺锤极。细胞分裂中导致染色体分离不正确的缺陷会产生严重后果，并与癌症等疾病相关。由LMU生物中心的Tamara Mikeladze-Dvali博士领导的研究小组研究了如何在中心体水平上调节细胞分裂。她和她的团队一起确定了一种蛋白质，它在动物细胞中双极纺锤体的组装中发挥着重要作用。新发现出现在期刊上当前生物学。

中心体由一对圆柱形中心粒组成，其嵌入称为周围中心材料(PCM)的无定形蛋白质基质中。在母细胞中，中心体通常存在于细胞核附近，并且在细胞分裂开始之前被复制。然后每个中心体充当纺锤体纤维组装的成核位点，其逐渐推动两个中心体分开，从而形成双极纺锤体。复制的染色体附着于从中心体发出的纺锤体纤维，并被拉向与纤维相关的杆。为了承受细胞分裂期间施加的巨大拉力和推力，中心体本身必须非常坚固。这种稳健性由PCM基质蛋白提供。

使用线虫Caenorhabditis elegans作为模型系统，Tamara Mikeladze-Dvali及其同事筛选了一系列遗传突变体，这些突变体突变了破坏有丝分裂纺锤体形成的突变。“分析这些突变体可以告诉我们哪些因子在细胞分裂中发挥重要作用，”Mikeladze-Dvali说。“在这种情况下，我们遇到了一种以前没有特征的蛋白质，我们将其称为'PCM缺陷-1'，简称PCMD-1。”在随后的实验中，LMU研究人员在蛋白质上附加了荧光标记，使其能够追踪其在细胞中的位置，并借助CRISPR / Cas9系统特异性地删除了pcmd-1基因。这种方法使他们能够确定蛋白质对于中心体的正确组装是必需的。特别是，它是形成PCM基质所必需的，其主要由蛋白质SPD-5​​组成，并且负责中心体的完整性和稳健性。“PCMD-1的缺失对中心体的连贯性和双极纺锤体的组装产生了极大的影响，这有效地阻止了正常的细胞分裂，”Mikeladze-Dvali说。

这些发现揭示了PCMD-1在控制细胞分裂中起着不可或缺的作用，并且作者认为，其特征对于我们理解中心体组装是如何被调节具有重要意义。在秀丽隐杆线虫中鉴定的绝大多数蛋白质 - 包括PCM蛋白SPD-5​​ - 也在高等生物中发现，它们具有相似的功能。人类SPD-5​​的突变已被证明是造成原发性小头畸形的遗传性疾病的原因。“但是为了理解这种发育缺陷是如何产生的，了解更多关于如何在细胞水平调节蛋白质功能至关重要，”Mikeladze-Dvali说。

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