确保细胞正常分裂的“跑步机传送带”

基因组调控中心(CRG)的研究人员发现了蛋白质如何协同作用来调节“跑步”，这是细胞内微管网络用来确保细胞正常分裂的一种机制。研究结果发表在2023年8月的《细胞生物学杂志》上。

微管是由蛋白质组成的长管，作为连接细胞内不同区域的基础设施。微管对细胞分裂也至关重要，它们是纺锤体的关键组成部分，纺锤体是一种附着在染色体上并将染色体分离成每个新细胞的结构。

为了使纺锤体正常工作，细胞依靠微管“跑步机”。这涉及到微管的一端(被称为负端)失去成分，而另一端(正端)增加成分。这种效果就像跑步机的传送带，微管似乎在连续移动，而不改变它们的总长度。

跑步对细胞分裂至关重要。“最可能的理论是，跑步有助于细胞通过保持张力来调节其与染色体的附着。因为微管经常从它们的正端生长，这种张力可以通过从负端不断收缩来提供，”吉尔·亨金博士解释说，他是该研究的第一作者之一。

尽管“跑步”在细胞生物学中起着核心作用，但这一过程是如何被调控的至今仍是一个谜。该研究的作者使用了各种已知在微管生物学中起核心作用的分离蛋白质，将它们放在一起，并使用显微镜观察它们。

有三种蛋白质被发现对调节跑步至关重要:KIF2A，一种蛋白质，属于一个更大的蛋白质家族，可以分解微管;γ-微管蛋白环复合物(γ-TuRC)，一种微管生长的支架;以及spastin，一种像剪刀一样切割微管的酶。

“分解微管的蛋白质家族通常会在两端啃噬微管。我们惊讶地发现，这个家族的一个成员——KIF2A——对负端有强烈的偏好。这项研究的资深作者、基因组调控中心的研究员托马斯·萨里博士解释说:“这种专业化正是研究人员一直在寻找的，以解释为什么微管在纺锤体中跑步。”

在KIF2A能够蚕食负端之前，它需要克服yTuRC，它的作用就像一个安全帽。“酶spastin需要从安全帽中释放微管，这样一旦微管正端长得足够长，KIF2A就可以完成它的工作，”Cláudia Brito博士解释说，他是该研究的第一作者之一。

研究人员发现，跑步的正确控制需要这三种蛋白质的协调作用。虽然这项研究没有直接转化为治疗途径，但它为细胞功能和分裂的复杂谜团增添了另一块。“人类从一个单细胞开始，必须发展成数万亿个细胞，所有细胞都含有良好的基因组拷贝。这个过程非常可靠，这是令人惊讶和重要的，所以我们在理解整体机制方面增加了一小块拼图，”Henkin博士总结道。