通過精確調(diào)節(jié)細胞內(nèi)容物分配到兩個子細胞中，在細胞分裂期間形成新細胞。因此，細胞分裂是一種基本的生物學過程，其中母細胞的復制染色體均等地分布于兩個子細胞。這是通過將成對的染色體附著到稱為紡錘裝置(或有絲分裂紡錘體)的雙極纖維網(wǎng)絡來實現(xiàn)的?？s短纖維然后將兩組染色體吸引到網(wǎng)絡的相對兩極，并且中心的收縮環(huán)將細胞切成兩半。有絲分裂紡錘體由稱為中心體的細胞器組織，中心體充當紡錘極。細胞分裂中導致染色體分離不正確的缺陷會產(chǎn)生嚴重后果，并與癌癥等疾病相關(guān)。由LMU生物中心的Tamara Mikeladze-Dvali博士領(lǐng)導的研究小組研究了如何在中心體水平上調(diào)節(jié)細胞分裂。她和她的團隊一起確定了一種蛋白質(zhì)，它在動物細胞中雙極紡錘體的組裝中發(fā)揮著重要作用。新發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在期刊上當前生物學。

中心體由一對圓柱形中心粒組成，其嵌入稱為周圍中心材料(PCM)的無定形蛋白質(zhì)基質(zhì)中。在母細胞中，中心體通常存在于細胞核附近，并且在細胞分裂開始之前被復制。然后每個中心體充當紡錘體纖維組裝的成核位點，其逐漸推動兩個中心體分開，從而形成雙極紡錘體。復制的染色體附著于從中心體發(fā)出的紡錘體纖維，并被拉向與纖維相關(guān)的桿。為了承受細胞分裂期間施加的巨大拉力和推力，中心體本身必須非常堅固。這種穩(wěn)健性由PCM基質(zhì)蛋白提供。

使用線蟲Caenorhabditis elegans作為模型系統(tǒng)，Tamara Mikeladze-Dvali及其同事篩選了一系列遺傳突變體，這些突變體突變了破壞有絲分裂紡錘體形成的突變。“分析這些突變體可以告訴我們哪些因子在細胞分裂中發(fā)揮重要作用，”Mikeladze-Dvali說。“在這種情況下，我們遇到了一種以前沒有特征的蛋白質(zhì)，我們將其稱為'PCM缺陷-1'，簡稱PCMD-1。”在隨后的實驗中，LMU研究人員在蛋白質(zhì)上附加了熒光標記，使其能夠追蹤其在細胞中的位置，并借助CRISPR / Cas9系統(tǒng)特異性地刪除了pcmd-1基因。這種方法使他們能夠確定蛋白質(zhì)對于中心體的正確組裝是必需的。特別是，它是形成PCM基質(zhì)所必需的，其主要由蛋白質(zhì)SPD-5??組成，并且負責中心體的完整性和穩(wěn)健性。“PCMD-1的缺失對中心體的連貫性和雙極紡錘體的組裝產(chǎn)生了極大的影響，這有效地阻止了正常的細胞分裂，”Mikeladze-Dvali說。

這些發(fā)現(xiàn)揭示了PCMD-1在控制細胞分裂中起著不可或缺的作用，并且作者認為，其特征對于我們理解中心體組裝是如何被調(diào)節(jié)具有重要意義。在秀麗隱桿線蟲中鑒定的絕大多數(shù)蛋白質(zhì) - 包括PCM蛋白SPD-5?? - 也在高等生物中發(fā)現(xiàn)，它們具有相似的功能。人類SPD-5??的突變已被證明是造成原發(fā)性小頭畸形的遺傳性疾病的原因。“但是為了理解這種發(fā)育缺陷是如何產(chǎn)生的，了解更多關(guān)于如何在細胞水平調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能至關(guān)重要，”Mikeladze-Dvali說。