Science揭開細胞分裂的秘密

　　細胞分裂是生命的基礎，母細胞必須在這一過程中將DNA精確分配給兩個子細胞。而染色體上的著絲粒是細胞成功分裂的關鍵，這個特殊的DNA區域是紡錘絲微管的附著之處，也是姐妹染色單體相互連接的地方。著絲粒出現問題會導致子細胞染色體異常，引發唐氏綜合癥等疾病。

　　微管識別著絲粒需要該區域富含一種關鍵的蛋白，CENP-A。賓夕法尼亞大學的研究人員在Science雜志上發表文章，闡明了著絲粒和CENP-A在細胞分裂過程中的穩定機制。

　　資深作者Ben E. Black副教授曾在五年前闡明了CENP-A的結構。現在他關注的問題是，細胞如何在細胞分裂時確保含CENP-A的核小體在著絲粒保持穩定。簡單來說，這涉及一個輔助蛋白CENP-C。

　　研究人員應用一系列生物物理學技術，研究了CENP-A核小體的結構和穩定性。數據顯示，這些核小體的結構非常靈活，在沒有CENP-C的情況下呈現出松散構象，在存在CENP-C的時候表現為緊湊形態。而且CENP-C誘導的形態改變，與DNA如何圍繞核小體有關。

　　這項研究解決了CENP-A分子在著絲粒上的穩定性問題。在正常條件下，CENP-A有效結合著絲粒而且不放手。研究人員發現，與傳統核小體不同，CENP-A根本不從核小體解離。“CENP-A從一開始就牢牢粘在著絲粒上，”Black解釋道。但當細胞缺乏CENP-C時，CENP-A很容易游離開，說明CENP-C決定著CENP-A的穩定性。

　　近二十年來，人們逐漸發現染色體遺傳受到了表觀遺傳學控制。包括Black在內的研究者們提出，取代常規組蛋白H3的CENP-A，是著絲粒區域關鍵的表觀遺傳學蛋白。

　　核小體一般被認為是靜態的支架，功能性分子在其上組裝。而這項研究提出了不同于傳統觀點的表觀遺傳學模式。Black指出，組蛋白變體和翻譯后修飾通過改變形態來影響核小體的生物學特性，而核小體是細胞分裂和基因表達的主動參與者。

　　“如果著絲粒區域喪失穩定性，染色體和基因就無法正確傳遞給子細胞。這種災難性事件是癌細胞的標志之一。如果這種情況發生在精細胞和卵細胞中，就會導致流產或者引發唐氏綜合癥等疾病。”

　　這種調控和穩定模式很可能普遍存在于多種表觀遺傳學過程中，Black補充道。他還認為，CENP-A介導的穩定性可能是卵母細胞保留表觀遺傳學信息的一種機制。