奥地利科学院分子生物技术研究所（Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences, IMBA） Gerlich 小组发现了一种分子机制，为正在分裂的人类细胞中染色体赋予了特殊物理特性，使其能够被稳妥地传递给后代。
基因修复疗法：首个接受镰刀型红血球疾病新疗法的患者（基因线上国际版）新发现的分子机制赋予染色体抵抗微管穿孔的能力
细胞在分裂过程中，必须准确地将一个基因组（genome）拷贝运送到两个子细胞中。为了确实执行基因组分离，需要将极长的染色体 DNA 分子“打包”成离散的小体，以便能被由由大量微管组成的纺锤体有效地载送移动。
过去研究发现，在细胞分裂过程中，染色质纤维会被紧缩蛋白（condensin）折叠成环状，然而，光是紧缩蛋白的作用无法解释为什么染色体会呈现有尖锐表面的致密体，而不是更为松散的结构。
尽管其他研究表明，组蛋白乙酰化（Histone acetylation）与调节细胞分裂过程中染色体紧缩（compaction）程度有关，但组蛋白乙酰化与紧缩蛋白间的相互作用，以及两者功能的相关性仍不清楚。
透过最新研究，团队认为他们已经在概念上理解这两种机制：一切都与如何将染色体确实传递给后代有关。
紧缩蛋白与组蛋白乙酰化的相互作用
在《Nature》最新研究中，团队改变了紧缩蛋白和组蛋白乙酰化的水平来观察两者的作用。结果显示，去除紧缩蛋白虽然会破坏分裂时细胞内染色体的细长形状，并降低它们对拉力的抵抗，却不会影响它们的紧缩程度。但如果在紧缩蛋白耗竭同时增加组蛋白乙酰化水平，就会导致分裂细胞中的大量染色质分解，同时染色体出现被微管穿孔的情况。
基于观察研究人员假设，在细胞周期的大多数时间里，染色质都被组织成一种膨胀的凝胶，当进入细胞分裂过程乙酰化水平整体降低时，这种凝胶就被压缩成不易溶解的形式，团队随后也将有丝分裂的染色体分成小块，以进一步探测染色质的可溶解度。
观察结果支持了一个模型，即当乙酰化水平在有丝分裂期间整体减少，染色质也就成为有着尖锐边界表面、不易溶解的凝胶型态，为抵抗微管穿孔提供了物理基础。研究人员在随后实验及观察更发现，不易溶解的染色质形成了一种负电荷密集的结构，将带负电荷的大分子和微管排除在外。
研究人员认为，此研究展示出一致的观点，即染色质会透过紧缩蛋白形成的 DNA 环与组蛋白乙酰化对紧缩的驱动，来影响有丝分裂染色体的材料特性和机械功能。未来若能观察染色质如何使材料特性适应其他与紧缩相关的生理过程，像是细胞凋亡（apoptosis），将会是非常有趣的事。
延伸阅读：BMS 开拓首个 CAR-T 疗法用药族群！Abecma 治疗早期多发性骨髓瘤成效佳参考资料：
1.Nature, 2022,https://www.nature.com/articles/s41586-022-05027-y
©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因线上版权所有 未经授权不得转载。合作请联系：service@geneonlineasia.com
