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细胞有丝分裂并非绝对“公平”

时间:2008-05-25 23:19来源:PNAS 作者:bioguider 点击: 50次

图片说明:有丝分裂中的纺锤体。

(图片来源:MIT)

长期以来科学家一直认为,高等动物和植物中最普遍的细胞分裂方式——有丝分裂,是亲代细胞精确形成两个完全相同子细胞的过程。然而,美国科学家的一项最新研究表明,有丝分裂中细胞物质的分配并不均等,一个子代细胞会比另一个“优先”继承一些降解中的蛋白。相关论文发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。
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领导该项研究的是美国加州大学洛杉矶分校的Eddy De Robertis,他说,“我们偶然观测到了这一人们100多年未察觉的事实。”
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1882年和1880年,W. Fleming和E. Strasburger分别首次在动物和低等植物中发现了有丝分裂。科学家通常认为,在该过程中,包括染色体和其它有丝分裂机器在内的全部细胞物质都会平均分配。但最新研究表明,一些失效蛋白在细胞分裂中是不平均划分的,即使这些分裂后的细胞拥有相同的命运。
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De Robertis小组集中研究了一种细胞信号蛋白Smad1。当被激活后,该蛋白会通过一些列磷酸化反应发生降解和破坏。利用专门针对磷酸化Smad1的抗体,研究人员发现,在80%—90%的人类胚胎干细胞分裂中,该磷酸化蛋白都是不均匀分配的。而对那些没有被磷酸化的Smad1蛋白,则完全是均匀分配的。
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此外,研究人员还在另两种失效磷酸化蛋白和另外两类细胞——体外猴细胞和活体果蝇晶胚中,发现了类似的非对称有丝分裂。同时,这种不平均分配贯穿于三次连续的细胞分裂中。
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中心体是动物和低等植物细胞中重要的细胞器,细胞分裂时内部活动的微管组织中心。De Robertis猜测,当中心体的两个中心粒各自复制并分别移向细胞两极、参与构建纺锤体时,围绕着中心体的物质却仍保持在细胞的一端。他认为,这种不平衡性或许作为一种适应性细胞清洁机制,来维持一个子细胞的“纯洁”,而另一个细胞则会经历凋亡。
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不过,美国密歇根大学安娜堡分校(University of Michigan-Ann Arbor)的Yukiko Yamashita并不相信这种说法。她提出另一种可能性,即部分中心体会比其它一些创造出更多的微管(如星射线),它们会吸引更多的细胞器,进而导致蛋白酶体和它们的靶向蛋白分配不均。
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同时,为了检验De Robertis提出的假想,Yamashita提议破坏降解蛋白的非对称隔离,来观测这是否会导致过早的细胞衰老。(科学网 任霄鹏/编译)
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` ` (责任编辑:泉水)
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