研究人员追踪荧光蠕虫中的蛋白质“搭便车者”

细胞的分裂——无论它们是在胚胎中还是在成人中——依赖于在正确的时间发生正确的过程来产生健康。

现在，爱荷华大学的研究人员已经确定了一种分裂机制细胞在蠕虫中，这是为了确保它们的正常发育，他们认为同样的过程也可能发生在人类身上。这种机制目前还不为人所知，它描述了细胞的一个部分，叫做中心体他被称为“内部计时员”，就像列车员一样。负责基因表达的关键蛋白质-连环蛋白被描述为“搭便车者”——它跳上了细胞列车，帮助细胞以应有的方式生长。

研究人员认为，搭便车蛋白附着在计时中心体上，只是为了它能得到适当的调节，并以正确的数量分裂给新形成的细胞。

“大多数肿瘤都有严重的中心体异常，”UI集成生物学博士候选人和第一作者Setu Vora说。“因此，中心体的这种机制完全有可能与人类疾病有关，比如癌症。”

研究人员认为，他们的发现可能会对癌症研究产生影响，并有助于更好地理解我们是如何发展的。

“我们认为，为了更好地理解人类发展和疾病，了解这些基本机制是如何工作的至关重要，”UI生物学助理教授和通讯作者布莱恩·菲利普斯(Bryan Phillips)说。

计时机制

这是所有的关键部分动物细胞作为细胞分裂的船长，它负责确保新细胞在生成时获得相同比例的DNA。现在，伊利诺伊大学的研究人员说，中心体在细胞分裂过程中也扮演着计时员的角色，特别是在这个过程中的另一个关键成员-连环蛋白。

连环蛋白是一种控制基因表达的蛋白质。基本上，它存在于细胞分裂但它开始退化，限制了它自己被提供给子细胞．每个细胞在分裂过程中获得多少-连环蛋白有助于确定它是哪种细胞:手臂、腿、肝脏或其他。研究人员发现-连环蛋白只知道自己应该向新形成的细胞释放多少，因为它附着在中心体上——这就是中心体的计时责任发挥作用的地方。

中心体在细胞开始分裂时成熟并在细胞内生长。在细胞分裂之前，细胞的一个关键部分变得活跃，这似乎违反直觉，但这意味着一个成熟的中心体可以作为细胞即将分裂的内部指示器。菲利普斯说，与此同时，-连环蛋白就像搭便车的人一样附着在中心体上。附加，计时员和搭便车者开始一起工作。

细胞分裂的实验室照片

分裂细胞的实验室照片。每个细胞中圆形的太阳状结构是中心体。荧光标记的-连环蛋白是奇异的、对比色的椭圆形结构。图片由布莱恩·菲利普斯提供。

由于它的搭便车能力，两个新形成的子细胞继承很少的-连环蛋白。这可以严格控制新形成的-连环蛋白的水平;一个细胞可以积累低水平的-连环蛋白，一个细胞可以积累高水平的-连环蛋白。-连环蛋白的差异将决定细胞将变成什么样的组织。中心体一直盯着时钟，让这个过程持续足够长的时间，让新细胞获得足够多的-连环蛋白，成为应有的正常功能组织，然后中心体和-连环蛋白分离，这个过程结束。

方法，以及超越

研究人员能够在他们的模型系统中追踪整个机制，这是一种名为秀丽隐杆线虫的透明蛔虫。他们使用了一种著名的技术，将荧光标签放在-连环蛋白上，并在荧光显微镜下监测这一过程。研究人员将一段经过处理的DNA插入到蠕虫的基因组中，其中包括编码蛋白质的信息，以及编码荧光标记的信息。这样，每当蠕虫产生更多的蛋白质时，它就会出现一个荧光绿点。

一个区域的-连环蛋白越多，这些点的集合就越亮，研究人员可以用连接在显微镜上的电荷耦合器件(CCD)相机来测量每个细胞中荧光的强度。这使他们不仅能看到-连环蛋白附着在中心体上，而且还能看到它产生了多少。

研究人员说，事实证明，β -连环蛋白附着在中心体上的唯一原因是受到调控。当他们阻断β -连环蛋白在中心体上搭便车的能力时，本应接受低水平β -连环蛋白的子细胞最终获得了过多的β -连环蛋白。其中一些细胞最终会转化为完全不同的组织类型。

这项研究，“中心体相关的降解限制了不对称分裂后子细胞的β -连环蛋白遗传”，发表在4月份的杂志上当代生物学，对…的增长有影响癌症细胞菲利普斯说。

“在成人中，这可能很重要，因为我们需要保持β -连环蛋白水平在体内的调节干细胞．如果我们的干细胞中有太多的-连环蛋白，细胞就会分裂得太快，可能会癌变，”菲利普斯说。

-连环蛋白的调节在临床上很重要。几乎所有的肠道肿瘤都涉及到β -连环蛋白调控缺陷，早期出生缺陷涉及到β -连环蛋白导致流产。此外，-连环蛋白有助于哺乳动物早期胚胎模式的决定，包括涉及四肢发育的核心途径，菲利普斯说。

继续研究中心体，了解这一机制，以及蛋白质如何分布到新细胞，可能会带来至关重要的新医学信息。菲利普斯说，这距离最初的发现还有几步之遥，但这种机制打开了一扇通往了解我们细胞世界的大门。