作者:Adam Frost等 来源:《自然》 发布时间:2020/5/2 13:23:35
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新方法让你看到细胞癌变

 

 可视化LEM2在有丝分裂中的作用。图片来源:Huntsman Cancer Institute

4月29日,美国犹他大学亨茨曼癌症研究所的Katharine Ullman和加州大学旧金山分校的Adam Frost及同事,在《自然》发表了一项研究,扩展了人们对细胞分裂这一复杂过程的理解。

他们发现蛋白质LEM2在细胞分裂过程中有两个重要的功能。首先,LEM2帮助形成了细胞核的保护层中,保护两组DNA不受损害。其次,LEM2吸收了一些因子,这些因子分解负责纤维“装置”。

为了取代老化和磨损的细胞,身体会使用一个叫做有丝分裂的过程,把一个细胞分裂成两个。当一个细胞准备分裂时,它会复制自己的DNA,这样每个子细胞都有一个完整的副本。在这个过程中,DNA片段或染色体必须精确地分配到子细胞中。如果一个细胞的DNA拷贝不完整,或者受损,就会导致基因紊乱和疾病,比如癌症。

为了使细胞分裂发生,这两组DNA必须定位在细胞的两端。首先,通常含有DNA的细胞核会分解其保护层。然后,染色体被一种纤维“装置”分开。最后,细胞分裂成两个,每个细胞内部都有一个重新形成的细胞核。

为了可视化LEM2在有丝分裂中的作用,研究人员使用彩色荧光标记分辨了不同的成分:LEM2、纤维和DNA。这使研究小组能够拍摄LEM2——从它第一次与完整的纤维结合到它们被分解。他们观察到,在纤维穿过细胞核保护层的空穴处,LEM2蛋白与其他蛋白(ESCRT)聚集并形成凝胶状密封。这个LEM2“O型环”有效地封闭了重新形成的核外膜,保护每组DNA不受周围物质的伤害。

“使用我们的成像方法,能够看到细胞分裂过程中大约5分钟内发生的事情,这通常是很难研究的。”Ullman研究组研究员、合著者Dollie LaJoie说。

Ullman说:“我们使用不同的方法以便更好地解释LEM2的作用,我的研究组把重点放在活细胞的这个过程上,而Frost小组则致力于更多地了解蛋白质本身。”

作者指出,这种新型的凝胶状分离可能对LEM2参与的其他关键细胞功能很重要。研究人员还发现,当LEM2与细胞核结合时,其受到的干扰会导致DNA损伤,从而危及细胞的正常功能。

Ullman说:“这项工作为寻找DNA受损的新途径打开了一扇门,在某些情况下,这可能会导致癌症的发生。”

下一步,Ullman和Frost实验室将在这项工作的基础上,调查不适当的细胞核形成和DNA损伤之间的联系,以及将研究癌细胞是如何在核组装和修复过程中缺乏适当调控的。(来源:中国科学报 唐一尘)

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2232-x

 
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