
威尔康奈尔医学院的研究人员在细胞分裂中发现了令人惊讶的新进展。在一头扎进复制之前,细胞可能会花几个小时甚至一天的时间处于“观望”状态。
这种可逆的停顿使它们能够评估条件,并确保这是复制DNA的正确时机。这一基本发现发表在《自然》杂志上,揭示了细胞生物学一个以前未知的方面。了解这一承诺前阶段的动态可以为针对癌症和其他与细胞分裂有关的疾病的新疗法铺平道路。
科学家们发明了新的仪器,可以监测E2F的激活状态。E2F是一种转录因子蛋白,长期以来一直被认为是触发哺乳动物细胞分裂的主要开关。他们令人惊讶的发现是,E2F在完全投入细胞分裂之前,可以保持潜在的长期部分可逆激活状态,或者它可以返回到典型的、不分裂的“静止”状态。
细胞分裂前承诺状态似乎是一种防止细胞不适当分裂的安全机制,也可能激活dna修复功能,尽管其在细胞分裂中的确切作用尚不清楚。无论如何,它似乎是细胞生物学的一个基本方面,但尚未被确定,可能对癌症、伤口愈合和其他涉及细胞分裂的过程有影响。
Tobias Meyer博士也是生物化学教授。
Konagaya Yumi博士是研究期间Meyer实验室的博士后研究员,目前是日本国立研究所Riken的首席研究员,是该研究的第一作者,也是Meyer博士的共同通讯作者。
细胞分裂的基本过程驱动着生物的生长和发育,它是伤口愈合和一般组织维持所必需的,即使在成年生物体中也是如此。虽然已知不同的输入信号导致E2F被激活,但这种激活的机制长期以来一直是个谜。由于输入信号波动很大,激活过程理论上对它们高度敏感,细胞如何防止不必要的、连续的E2F激活和细胞分裂?
Konagaya博士创造了第一个技术集合,以监测单个细胞从静止状态过渡到分裂过程中E2F及其信号伙伴的精确激活状态,以回答这个问题。利用这些新资源,她注意到E2F,它被一系列被称为磷酸化的化学变化部分激活,经常处于延长的部分激活或“启动”状态,在这种状态下,一些但不是全部所需的磷酸化已经发生。
根据研究人员的说法,这种中间启动状态可能允许细胞感知和整合与细胞分裂相关的波动信号,从而消除“噪音”,降低不适当分裂的风险。他们还怀疑这种状态还有其他功能,比如促进DNA修复,因为这种状态下的细胞表现出激活DNA修复过程的迹象。迈耶博士指出,dna修复功能对癌细胞和健康细胞都有好处。
研究人员计划研究中间分裂前状态在癌症中的功能。从理论上讲,如果他们了解癌症的独特磷酸化模式,他们就可以创建测试来检测处于这种中间状态的癌症,并改进治疗方案。
