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Nature深入有丝分裂过程,揭秘LEM2蛋白的作用

有丝分裂(mitosis)的过程,想必每个学(you)生(wen)物(hua)的人都不陌生吧。在此过程中,细胞必须将DNA段(染色体)精确地分配到两个子细胞中。如果一个细胞的DNA拷贝不完整,或者DNA受损,则会导致遗传性疾病。

近日,犹他大学Huntsman癌症研究所和加州大学旧金山分校的研究人员在《Nature》杂志上发表了一项成果,加深了我们对有丝分裂这个复杂过程的认识。Huntsman癌症研究所的Katharine Ullman博士和加州大学旧金山分校的Adam Frost领导了这项研究。

他们发现,核膜蛋白LEM2在细胞分裂过程中发挥两个重要功能。首先,LEM2在细胞核的保护层上形成密封,让两组DNA免受损伤。其次,LEM2招募因子,来解聚那些负责分离DNA的微丝。

为了观察LEM2在有丝分裂中的作用,研究人员利用彩色荧光标志物来标记不同组分:LEM2、微丝和DNA。他们对LEM2蛋白与微丝结合一直到微丝解聚的整个过程进行了拍摄。

他们还观察到,LEM2蛋白集中在微丝穿过细胞核保护层的小孔处,并与其他蛋白质(内吞体分选转运复合物)形成凝胶状密封。这种LEM2参与形成的“O形环”有效密封了重新形成的核膜,防止每组DNA受到细胞核周围物质的损伤。

Huntsman癌症研究所的Dollie LaJoie博士称:“利用我们的成像方法,我们能够观察到有丝分裂期间一个仅仅五分钟的过程,而这在以往是很难实现的。”她指出,这种新型的凝胶状结构可能对LEM2参与的其他细胞功能也很重要,包括高级的DNA结构。

“两个团队利用不同的方法来解释LEM2的作用,从而使得项目更加高效,”Ullman说道。“我的研究小组专注于活细胞中的分裂过程,而Frost的研究小组则侧重于了解蛋白质本身的更多信息。”

研究人员还发现,这些事件的破坏阻止了下游ESCRT的招募,并破坏了纺锤体的解聚,导致核完整性的缺陷和DNA损伤,这可能影响正常的细胞功能,甚至促进癌症的发展。“这项工作为确定DNA被破坏的新途径打开了一扇大门,”Ullman说。

未来,两个实验室将继续研究细胞核的不正确形成和DNA损伤之间有何关联。他们将探索癌细胞缺乏哪些调节机制,进而影响细胞核的组装和修复。

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