着丝粒结构研究为染色体分离错误机制提供了新见解

Kops 团队的研究人员 与爱丁堡大学的研究人员合作，在着丝粒的结构上取得了令人惊讶的新发现，着丝粒的结构与确保细胞分裂时染色体正确分离有关。染色体分离错误可能导致细胞亡和癌症发展。研究人员发现着丝粒由两个子域组成。这一基础发现对染色体分离过程具有重要意义，并为癌细胞错误分裂提供了新的机制。该研究于 2024 年 5 月 13 日发表在《细胞》杂志上。

我们的身体由数万亿个细胞组成，其中大多数细胞的寿命有限，因此需要繁殖以取代旧细胞。这种繁殖过程称为细胞分裂或有丝分裂。在有丝分裂期间，母细胞将复制其染色体以将遗传物质传递给子细胞。由此产生的相同染色体对(即姊妹染色单体)由着丝粒结构结合在一起。然后，姊妹染色单体需要均匀地分配到两个子细胞中，以确保每个子细胞都是母细胞的精确副本。如果在分离过程中发生错误，一个子细胞将拥有过多的染色体，而另一个子细胞则拥有过少的染色体。这可能导致细胞亡或癌症发展。

着丝粒的作用

着丝粒是染色体的一部分，在有丝分裂期间对染色体分离起着至关重要的作用。在细胞中分裂姊妹染色单体的过程由着丝粒和纺锤体微管之间的相互作用引导。这些纺锤体微管负责将染色单体拉开，从而分离两个姊妹染色单体。这项研究的第一作者卡洛斯·萨克里斯坦·洛佩兹解释说：“如果着丝粒与纺锤体微管的连接不正常，就会导致染色体分离错误，这种错误在癌症中很常见。”了解着丝粒的结构有助于更深入地了解着丝粒的功能及其在错误染色体分离中的作用。

令人惊奇的发现

为了研究着丝粒结构，研究人员使用了成像和测序技术的组合。超分辨率显微镜成像在 Hubrecht 研究所进行，而 Bill Earnshaw 的研究小组进行了测序。这次合作带来了着丝粒结构方面的惊人新发现。之前人们认为着丝粒由一个紧凑的结构组成，附着在多个纺锤体微管上，但后来发现，着丝粒由两个子域组成。Carlos 解释说：“这个发现非常令人惊讶，因为子域彼此独立地结合微管。然而，要形成正确的附着，它们必须保持紧密连接。然而，在癌细胞中，我们经常观察到子域分离，导致错误的附着和染色体分离错误。”

这一非常令人兴奋和根本性的发现有助于我们了解癌症中常见的染色体分离错误的起源。