细胞分裂背后的秘密机制被发现

一项配套研究表明，染色体上的小结构——着丝粒，曾被认为是独立发挥作用的，如今发现它在引导CENP-E方面扮演着关键角色，确保细胞分裂过程正常进行。这些研究结果共同颠覆了二十年来公认的理论，意义重大，因为染色体附着异常与多种癌症及遗传性疾病密切相关。为何染色体早期定位至关重要 每时每刻，人体内无数细胞都在以极高的精度进行分裂。一个细胞会复制30亿个DNA碱基，并将完美的副本分配给两个子细胞。当这一精密过程出错时，后果可能很严重。哪怕只有一条染色体位置错误，都可能阻碍发育、导致不孕或引发癌症。细胞分裂几乎不允许出现任何差错。研究人员揭示CENP-E的全新作用 鲁杰尔·博什科维奇研究所（RBI）的两项研究发表在《自然·通讯》上，由克鲁诺·武库希奇博士和伊娃·托利奇教授领导。武库希奇博士曾在竞争激烈的ERC协同研究团队中接受博士后训练，目前正准备在RBI领导自己的研究组。托利奇教授是细胞生物物理学领域公认的全球专家，担任RBI细胞生物物理学实验室主任，拥有两项ERC资助，还是欧洲分子生物学组织（EMBO）和欧洲科学院成员。他们的研究表明，CENP-E并非‘拖拽’染色体到位的‘肌肉’，而是在恰当时刻激活的关键调控因子，确保其他所有过程有序进行。武库希奇表示：‘CENP-E不是将染色体拉向中心的引擎，而是确保染色体首先能正确附着的因子。没有这种初始稳定作用，整个系统就会停滞。’染色体运动：一座交通之城 想象一个处于交通高峰期的大城市，数百万车辆挤满无数十字路口，一个小小的失误就可能导致整个交通瘫痪。现在把这个场景缩小到细胞内部：染色体就像运送DNA‘货物’的火车，微管则构成引导它们的‘轨道’。为了分裂成功，每条染色体必须连接到正确的‘轨道’组，并移动到细胞中心位置。长期以来的模型将CENP-E描述为牵拉滞后染色体到位的‘火车头’。而萨格勒布团队发现了更精确的功能：CENP-E并非引擎，而是像‘连接器’一样，确保染色体与微管之间的连接稳固。当这种连接薄弱或缺失时，‘火车’就会在‘车站’外围停滞，无法前进。是什么控制染色体的移动时机 为什么有些染色体会在细胞边缘暂停？答案与极光激酶有关，这是一组像严格交通信号灯一样运作的蛋白质。它们会发出强烈的‘红色’信号，阻止染色体进行错误的早期附着。这个系统能防止细胞两极附近出现错误，但也可能过度限制染色体。CENP-E通过调节这些信号帮助恢复平衡，使最初的正确连接得以形成。一旦这种初始稳定附着出现，染色体的排列就会通过纺锤体的几何结构和微管的行为自然发生。托利奇解释道：‘这与蛮力无关，而是为系统平稳运行创造条件。CENP-E的关键作用是稳定起始阶段，一旦做到这一点，有丝分裂的其余过程就会正常展开。’重新思考长期存在的教科书模型 近二十年来，教科书一直将CENP-E描述为将染色体拉向中期板的马达。这项新研究与该观点相矛盾。托利奇说：‘染色体列队（即染色体排列）与双定向（染色体与纺锤体两极连接）有着内在联系。我们的研究表明，CENP-E对运动本身没有显著贡献，其关键作用是在起始阶段稳定末端附着。正是这一点使系统能够正确进行。’这一发现对人类健康的意义 对于该领域外的人来说，这种区别可能看似微小。但在细胞生物学中，微小的转变往往揭示重大真相。染色体分离错误是癌症的标志之一。肿瘤细胞通常会出现染色体片段重复或缺失，这些异常往往源于附着过程中的错误。萨格勒布团队通过证明CENP-E调控最早的附着，并将这种调控与极光激酶活性联系起来，将两个此前被认为独立作用的过程联系起来。这种联系揭示了分裂细胞中的一个潜在弱点，并可能为纠正或减缓危险分裂的疗法指明方向。欧洲与克罗地亚的支持 这项研究得益于大量竞争性资助，包括欧洲研究理事会（ERC）的协同资助、克罗地亚科学基金会、瑞士-克罗地亚双边项目以及欧盟发展计划。该研究还依赖萨格勒布大学SRCE中心的先进计算资源。托利奇说：‘现代生物学不仅仅是显微镜和试管，还包括计算以及跨学科、跨国界的合作。’在细胞复杂性中寻找规律 这一发现的核心在于揭示了细胞如何在持续运动中维持秩序。人体每天发生数万亿次细胞分裂，每一次分裂都必须对抗自然的无序倾向。萨格勒布团队的新认识帮助揭示了这种一致性背后的一种隐藏机制。通过重新诠释CENP-E的作用并将其与其他细胞调控因子联系起来，该团队为这一在巨大压力下运作的过程增添了清晰度。托利奇说：‘通过揭示这些微观调控因子如何协作，我们不仅加深了对生物学的理解，也更接近于纠正疾病背后的（细胞分裂）失败。’