有丝分裂纺锤体结构的新认识新闻前沿

2018-05-24

哈佛大学科学家的新研究对有丝分裂纺锤体进行了研究,发现纺锤体比以前想象的要复杂。利用飞秒激光和数学分析,该团队能够以前所未有的方式理解主轴的结构和组装。

据哈佛工程与应用科学学院( Harvard School of Engineering and application Sciences,seass )的研究人员称,有丝分裂纺锤体(一种在细胞分裂过程中分离染色体的装置)可能比标准教科书上的图片显示的要复杂。

这些发现来自于对有丝分裂纺锤体的定量测量,发表在《细胞》杂志上。

研究人员利用飞秒激光切割细胞器的细胞器,然后进行数学分析,从主轴对这种损伤的反应推断主轴的微观结构。

<我们一直在使用这种纳米外科技术,以一种前所未有的方式来理解主轴的结构和组装,”哈佛大学物理和应用物理学教授埃里克·马祖( Eric Mazur )说,他是这项研究的合著者。“这很刺激。

纺锤体由称为微管的蛋白链组成,在细胞分裂过程中形成,并将染色体分离成子细胞。以前还不清楚微管是如何在动物细胞的纺锤体中组织的,通常认为微管沿着整个结构的长度延伸,从一个极延伸到另一个极。

Mazur和他的同事证明微管可以开始在整个纺锤体中形成。它们的长度也不同,最短的接近极点。

“我们想知道这种尺寸差异是否可能是由于纺锤上微管稳定梯度造成的,但实际上是由于运输造成的,”主要作者Jan brugues说,他是海洋博士后研究员。微管通常从纺锤体的中心成核和生长,从那里它们被传送到极。它们在生命周期中解体,导致长的、年轻的微管靠近中线,而老的、短的微管靠近极。“

”这项研究提供了具体的证据,我们只能估计到目前为止,”布鲁日补充道。

Mazur和brugue与哈佛大学应用物理学和分子与细胞生物学助理教授丹尼尔·尼德曼以及前Mazurs实验室博士后瓦莱里娅·努佐合作,将应用物理学的工具应用于生物学问题。

研究小组用飞秒激光在非洲爪蟾卵提取物中制作了两个垂直于纺锤体生长平面的小切片。

然后,他们能够收集在这种破坏后纺锤体重建的定量数据,并精确地确定单个微管的长度和极性。观察纺锤体解聚(解聚)的速度和程度,团队向后工作,以编制每个微管开始和结束点的完整图片。最后,通过附加实验和数值模型验证了输运的作用。

激光让我们能够进行精确的切割和实验,而这些都是以前的技术无法做到的。

随着对主轴结构的进一步研究,研究人员希望有一天科学家能够完全理解甚至控制主轴的形成。

"了解纺锤体意味着了解细胞分裂," brugues指出,"更好地了解纺锤体应该如何工作,我们就有更多的希望来解决一系列问题,从癌症到出生缺陷,这些问题是由细胞周期中断或染色体分离不当造成的。“

这项研究得到了国家科学基金会和人类前沿科学方案研究金的支持。

资料来源: Mureji fatand,海洋通讯;哈佛公报

图片:朱莉艾霍恩