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细胞有丝分裂后如何重建细胞核,以及如何排列组织基因组。布里斯托大学的一项合作研究表明,在这个过程中,细胞核内纤维状肌动蛋白(F-actin)的部署至关重要。该研究在线发表《Nature Cell Biology》,提供了细胞核肌动蛋白聚合帮助有丝分裂(mitosis)后核重塑和基因组重排的首个证据。
生物通:细胞有丝分裂后如何重建细胞核,以及如何排列组织基因组。布里斯托大学的一项合作研究表明,在这个过程中,细胞核内纤维状肌动蛋白(F-actin)的部署至关重要。该研究在线发表《Nature Cell Biology》,提供了细胞核肌动蛋白聚合帮助有丝分裂(mitosis)后核重塑和基因组重排的首个证据。
细胞核是我们基因组的容身之地。但是,有丝分裂时细胞核必须被“拆迁”,这样染色体才能分离。当染色体分离完毕后,新细胞需要重新构建细胞核,这一过程对生命意义重大,但是却少有研究对其进行描述。
布里斯托大学细胞和分子医学学院Abderrahmane Kaidi博士与德国马尔堡大学Robert Grosse教授实验室合作,Grosse团队揭示了有丝分裂后,子细胞细胞核内F-actin的形成不仅转瞬即逝而且高度动态。它们在细胞周期早期G1期进行动态重组,促进细胞核突出和体积膨胀。
F-actin的聚合一般出现在细胞质内,控制细胞形状以及细胞运动。在细胞分裂后立即出现在细胞核内的F-actin聚合现象,暗示了它们亦可能是细胞和重建和基因组重排的必要条件。
Kaidi的博士生Alice Sherrard则证明特意性抑制F-actin形成,细胞核体积就不能扩大,内部基因组也无法被包装压缩。由于这些缺陷,细胞编码DNA时的检索效率低下导致分裂速度大幅下降。
有丝分裂细胞核F-actin相互作用生化筛查发现,肌动蛋白分解因子cofilin-1与F-actin之间存在互作。光遗传调节cofilin-1水平,揭示它对F-actin在子细胞细胞核内的装配时间、产量和动力学有重要影响。
细胞成像:荧光寿命成像术(FLIM),电子显微术(EM),原子力显微术(AFM)
Kaidi博士说,综合这些发现,我们拓展了有关基因调控在空间和时间上的基本认识,而这些发现更有助于癌症和退化等疾病的深入探索。
“很明显,基因组在不同时空上的组织排布对正常细胞功能都有影响,我们希望继续细化并定义这些空间排布的意义,尤其是它们对癌症等疾病的深层影响,”Kaidi博士说。
为了控制细胞正确分裂,人们首先要了解精细的细胞进程中究竟有哪些成员参与,它们在其中扮演什么角色,之后才能利用人工干预手段调控整个事件。这些修订教科书的最基础理论研究是诸如干细胞、癌症、胚胎发育等研究领域的必要基石。
原文检索:
A transient pool of nuclear F-actin at mitotic exit controls chromatin organization Nature Cell Biology 19, 1389–1399 (2017) doi:10.1038/ncb3641
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(生物通:欧阳沐)
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