科普斯團隊與愛(ài)丁堡大學(xué)的研究人員合作，在著(zhù)絲粒結構方面取得了令人驚訝的新發(fā)現。著(zhù)絲粒是確保細胞分裂時(shí)染色體正確分離的結構。染色體分離錯誤可能導致細胞死亡和癌癥發(fā)展。研究人員發(fā)現，著(zhù)絲粒由兩個(gè)亞結構組成。這一基本發(fā)現對染色體分離過(guò)程具有重要意義，并提供了癌細胞中錯誤分裂的新機制。該研究于2024年5月13日發(fā)表在《細胞》雜志上。

我們的身體由數萬(wàn)億個(gè)細胞組成，其中大多數細胞壽命有限，因此需要通過(guò)復制來(lái)更新。這個(gè)復制過(guò)程稱(chēng)為細胞分裂或有絲分裂。在有絲分裂中，母細胞將復制其染色體，以便將遺傳物質(zhì)傳遞給子細胞。產(chǎn)生的一對一致的染色體，即姊妹染色單體，由著(zhù)絲粒結構緊密連接在一起。然后，姊妹染色單體需要均勻地分配到兩個(gè)子細胞中，以確保每個(gè)子細胞都是母細胞的精確復制品。如果在分離過(guò)程中發(fā)生錯誤，一個(gè)子細胞可能會(huì )擁有太多染色體，而另一個(gè)子細胞則會(huì )擁有太少。這可能導致細胞死亡或癌癥發(fā)展。

著(zhù)絲粒的作用

著(zhù)絲粒是染色體在有絲分裂中進(jìn)行染色體分離的重要組成部分。姊妹染色單體在細胞中分離的過(guò)程是通過(guò)著(zhù)絲粒與紡錘體微管的相互作用完成的。這些紡錘體微管負責將染色單體拉開(kāi)，從而分離兩個(gè)姊妹染色單體。該研究的第一作者卡洛斯·薩克里斯坦·洛佩斯解釋說(shuō)：“如果著(zhù)絲粒與紡錘體微管的連接發(fā)生錯誤，就會(huì )導致染色體分離錯誤，這在癌癥中經(jīng)常觀(guān)察到。”了解著(zhù)絲粒的結構有助于更深入地了解其功能以及在錯誤染色體分離中的作用。

圖片信息：有絲分裂染色體的超分辨率顯微鏡圖像（白色），每個(gè)姐妹染色單體的著(zhù)絲粒用橙色表示。每個(gè)著(zhù)絲粒由兩個(gè)不同的染色質(zhì)亞結構域（箭頭）組成。

令人驚訝的發(fā)現

為了研究著(zhù)絲粒的結構，研究人員使用了圖像和測序技術(shù)相結合的方法。超分辨顯微鏡成像在哈布賴(lài)特研究所進(jìn)行，而比爾·恩肖團隊負責測序。這種合作導致了對著(zhù)絲粒結構的令人驚訝的新發(fā)現。之前人們普遍認為著(zhù)絲粒由緊密結構與多個(gè)紡錘體微管相連，但實(shí)際上發(fā)現著(zhù)絲粒由兩個(gè)亞結構組成?？逅菇忉屨f(shuō)：“這個(gè)發(fā)現非常令人驚訝，因為這兩個(gè)亞結構獨立于彼此地結合到微管上。然而，要形成正確的連接，它們必須保持緊密連接。然而，在癌細胞中，我們經(jīng)常觀(guān)察到亞結構分離，導致錯誤的連接和染色體分離錯誤。”

這一令人激動(dòng)且具有基礎性意義的發(fā)現有助于我們更好地理解癌癥中常見(jiàn)的染色體分離錯誤的起源。

雜志：Cell

DOI：10.1016/j.cell.2024.04.014