近日，美國猶他大學亨茨曼癌症研究所的Katharine Ullman和加州大學舊金山分校的Adam Frost及同事，在《自然》發表了一項研究，
擴展了人們對細胞分裂這一複雜過程的理解。他們發現蛋白質LEM2在細胞分裂過程中有兩個重要的功能。
- 首先，LEM2幫助形成了細胞核的保護層中，保護兩組DNA不受損害。
- 其次，LEM2吸收了一些因子，這些因子分解負責纖維“裝置”。
可視化LEM2在有絲分裂中的作用。圖片來源：Huntsman Cancer Institute
為了取代老化和磨損的細胞，身體會使用一個叫做有絲分裂的過程，把一個細胞分裂成兩個。當一個細胞準備分裂時，它會複製自己的DNA，這樣每個子細胞都有一個完整的副本。在這個過程中，DNA片段或染色體必須精確地分配到子細胞中。如果一個細胞的DNA拷貝不完整，或者受損，就會導致基因紊亂和疾病，比如癌症。
為了使細胞分裂發生，這兩組DNA必須定位在細胞的兩端。
- 首先，通常含有DNA的細胞核會分解其保護層。
- 然後，染色體被一種纖維“裝置”分開。
- 最後，細胞分裂成兩個，每個細胞內部都有一個重新形成的細胞核。
為了可視化LEM2在有絲分裂中的作用，研究人員使用彩色熒光標記分辨了不同的成分：LEM2、纖維和DNA。 這使研究小組能夠拍攝LEM2——從它第一次與完整的纖維結合到它們被分解。他們觀察到，在纖維穿過細胞核保護層的空穴處，LEM2蛋白與其他蛋白（ESCRT）聚集並形成凝膠狀密封。這個LEM2“O型環”有效地封閉了重新形成的核外膜，保護每組DNA不受周圍物質的傷害。
“使用我們的成像方法，能夠看到細胞分裂過程中大約5分鐘內發生的事情，這通常是很難研究的。”Ullman研究組研究員、合著者Dollie LaJoie說。
Ullman說：“我們使用不同的方法以便更好地解釋LEM2的作用，我的研究組把重點放在活細胞的這個過程上，而Frost小組則致力於更多地瞭解蛋白質本身。”
作者指出，這種新型的凝膠狀分離可能對LEM2參與的其他關鍵細胞功能很重要。研究人員還發現，當LEM2與細胞核結合時，其受到的干擾會導致DNA損傷，從而危及細胞的正常功能。
Ullman說：“這項工作為尋找DNA受損的新途徑打開了一扇門，在某些情況下，這可能會導致癌症的發生 。”
下一步，Ullman和Frost實驗室將在這項工作的基礎上，調查不適當的細胞核形成和DNA損傷之間的聯繫，以及將研究癌細胞是如何在核組裝和修復過程中缺乏適當調控的。
相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2232-x
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