Cell:特殊「生物鐘」可促進細胞分裂周期的運行

2020-12-04 生物谷

圖片來源：www.phys.org

2016年5月8日 訊 /生物谷BIOON/ --細胞每分裂一次，就會複製一次DNA，隨後將DNA的每一個拷貝分配到兩個子代細胞中，細胞分裂事件往往會被複雜調控，同時也受到細胞周期蛋白的影響，近日，刊登在國際著名雜誌Cell上的一項研究報導中，來自洛克菲勒實驗室的研究人員通過研究使得細胞周期蛋白可以直接對細胞周期調控性的基因表達進行控制，研究者指出，如果細胞周期蛋白可以被完全消除，那麼酵母細胞就不會進行周期性的基因表達，同時也不會完成細胞周期循環。

研究者Sahand Jamal Rahi表示，任何事情都會以一種特定的次序發生來確保其所所得產物是恰如其分的，首先多樣性的細胞結構就必須合理複製，隨後DNA再被複製並且獲得合適的支架，隨後才能支持細胞進行最終的分裂，而這一系列事件都必須在指定的時間內遵循一定的協調性模式。

Rahi還表示，那麼問題就是，在工廠地面的正中間放著一塊「生物鐘」，其可以告訴我們何時開始工作？類似地，細胞周期蛋白調節細胞周期的模式同這種特殊生物鐘一樣，一旦遵循這樣的模式，蛋白質的產生就具有一定獨立性，這就好比工廠裡的工人一樣獨立完成自己應該完成的任務。這項研究中，研究人員通過研究獲得了不能夠產生細胞周期蛋白的酵母菌株，在這些酵母細胞中細胞周期蛋白依賴性的激酶也處於失活狀態，這種激酶可以被細胞周期蛋白所激活；隨後研究者發現這些酵母並不能進行在正常酵母細胞中發生的基因表達的時序振蕩，當正常酵母細胞進行細胞周期分裂時就會發生上述現象，這就表明，細胞周期蛋白的表達對於細胞周期性分裂至關重要。

隨後研究人員調查了一種名為SIC1的特殊蛋白質，當中樞性的細胞周期蛋白被阻斷後該蛋白質就會源源不斷地產生，而通過進行數學模擬和實驗研究，研究者發現，當細胞周期蛋白水平過低或濃度波動過大時，SIC1就會產生反饋效應並且開始穩定細胞周期蛋白的水平。本文研究僅是科學家們對細胞分類機制研究的一部分，當前研究者正在利用可以靶向作用細胞周期蛋白依賴性激酶的一類藥物進行不同類型癌症治療的臨床試驗，研究者希望本文研究所闡明的細胞周期蛋白控制細胞周期的分子機制為後期開發多種癌症等疾病的新型個體化療法提供希望和研究基礎。（生物谷Bioon.com）

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The CDK-APC/C Oscillator Predominantly Entrains Periodic Cell-Cycle Transcription

Sahand Jamal Rahi, Kresti Pecani, Andrej Ondracka, Catherine Oikonomou, Frederick R. Cross

Throughout cell-cycle progression, the expression of multiple transcripts oscillate, and whether these are under the centralized control of the CDK-APC/C proteins or can be driven by a de-centralized transcription factor (TF) cascade is a fundamental question for understanding cell-cycle regulation. In budding yeast, we find that the transcription of nearly all genes, as assessed by RNA-seq or fluorescence microscopy in single cells, is dictated by CDK-APC/C. Three exceptional genes are transcribed in a pulsatile pattern in a variety of CDK-APC/C arrests. Pursuing one of these transcripts, the SIC1 inhibitor of B-type cyclins, we use a combination of mathematical modeling and experimentation to provide evidence that, counter-intuitively, Sic1 provides a failsafe mechanism promoting nuclear division when levels of mitotic cyclins are low.

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