Nature:細胞分裂中獨立於紡錘體的卵裂溝形成機制

2020-11-25 生物谷

在後生動物細胞分裂的「教科書」模型中（該模型建立在對較大海洋動物細胞和Candida elegans細胞所做的一個世紀的研究基礎之上），有絲分裂紡錘體被假設引導卵裂溝的位置。

現在，以檢驗這一模型是否足以解釋一個較小細胞（果蠅成神經細胞）的非對稱分裂過程中的卵裂溝位置為目的的實驗表明，它是不能的。相反，一個新的路徑在發揮作用，在這個路徑中，Pins (partner of Inscuteable)極性複合物將形成卵裂溝的蛋白極化到基底皮層，在這裡它們誘導收縮環形成。這種獨立於紡錘體的細胞動力學卵裂溝機制可能與其他高度極化的細胞類型也相關。（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦英文摘要：

Nature doi:10.1038/nature09334

A spindle-independent cleavage furrow positioning pathway
Clemens Cabernard，Kenneth E. Prehoda Chris Q. Doe

The mitotic spindle determines the cleavage furrow site during metazoan cell division1, 2, but whether other mechanisms exist remains unknown. Here we identify a spindle-independent mechanism for cleavage furrow positioning in Drosophila neuroblasts. We show that early and late furrow proteins (Pavarotti, Anillin, and Myosin) are localized to the neuroblast basal cortex at anaphase onset by a Pins cortical polarity pathway, and can induce a basally displaced furrow even in the complete absence of a mitotic spindle. Rotation or displacement of the spindle results in two furrows: an early polarity-induced basal furrow and a later spindle-induced furrow. This spindle-independent cleavage furrow mechanism may be relevant to other highly polarized mitotic cells, such as mammalian neural progenitors.

相關焦點

  • 植物細胞在分裂過程中如何形成紡錘體?
    研究背景：細胞分裂是母細胞產生兩個子細胞的過程。為了確保遺傳物質即染色體的均勻分配，分裂細胞可以形成紡錘體。紡錘體是由蛋白質組裝成而成的紡錘絲構成。當分裂開始時，這些細絲（稱為微管）直接與染色體連接並將染色體排列在細胞中心。隨後，紡錘絲收縮將染色體分離。細胞準確和快速的進行分裂對於有機體而言非常重要。因此，馬達蛋白（motor-proteins）或驅動蛋白（kinesins）有助於組織形成微管，以形成紡錘體與染色體連接，並最終分離出染色體。在動物中，kinesin-12有助於實現這些功能。
  • 細胞分裂過程紡錘體組裝提出新觀點
    領導這一研究的是遺傳與發育生物學研究所基因組生物學研究中心程祝寬研究員，其早年畢業於揚州大學，目前主要從事植物減數分裂過程的遺傳控制，水稻花器官發育及種子形成的分子機理等方面的研究。這項研究得到科技部和國家自然科學基金委項目的資助。 在細胞分裂過程中紡錘絲與著絲粒起初會以隨機方式相連接，使得前中期存在許多錯誤的連接方式。
  • ...在哺乳動物胚胎的首次細胞分裂期間,兩個紡錘體讓親本染色體...
    2018年7月17日/生物谷BIOON/---人們長期以來認為，在胚胎的第一次細胞分裂過程中，一個紡錘體負責將胚胎內的染色體分離到兩個細胞中。如今，來自歐洲分子生物學實驗室（EMBL）的研究人員證實實際上存在兩個紡錘體：一個紡錘體分離一組父本染色體，另一個紡錘體分離一組母本染色體，這意味著來自親本的遺傳信息在第一次細胞分裂過程中一直都是分開的。這些研究結果註定要改變生物教科書。
  • Nature|真核生物有絲分裂中細胞核重建機制具有高度保守性
    ，形成一個能驅動染色體分離的核內紡錘體。雖然分裂後期紡錘體的組織和動力學已被詳細研究過，但是，目前還是不清楚在「封閉式」有絲分裂結束時，核被膜是如何在不破壞細胞核與細胞質之間的屏障的情況下重建以形成兩個新核的。
  • 《自然-細胞生物學》發表有絲分裂紡錘體基質研究的新進展
    2月9日，國際著名學術期刊《自然細胞生物學》（Nature Cell Biology）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所朱學良研究員和美國華盛頓卡耐基研究所鄭詣先教授的合作研究結果：Nudel和胞質動力蛋白在紡錘體基質組裝中發揮重要的作用，進而調控有絲分裂紡錘體的正確形成。
  • 穩態強磁場影響人體細胞有絲分裂紡錘體
    近日，中科院強磁場科學中心科研人員與哈佛醫學院科研人員合作，利用強磁場科學中心大科學裝置四號水冷磁體，首次發現27萬高斯強穩態磁場能夠顯著改變人類細胞有絲分裂紡錘體的排布方向及形態。據悉，這是目前國際上唯一一例20萬高斯以上強穩態磁場下的細胞生物學效應研究。
  • Science:揭示哺乳動物卵母細胞中的非中心體紡錘體組裝機制
    胚胎發育異常的主要原因是卵子減數分裂過程中的染色體分離錯誤。與體細胞和雄性生殖細胞不同的是，卵子通過一種缺乏中心體的特化微管紡錘體分離染色體。典型的中心體由一對被中心粒周圍材料包圍的中心粒組成，並且是中心體紡錘體（centrosomal spindle）的主要微管組織中心。人們對哺乳動物卵子中的非中心體紡錘體（acentrosomal spindle）是如何組裝的知之甚少。
  • Nature:細胞分裂模型揭示細胞與其微環境作用的方式
    通過對大量細胞的觀察，研究人員設計出一套預測細胞分裂方向的理論模型，再通過計算施加在有絲分裂紡錘體上的力，描述細胞正常分裂和異常分裂。模型顯示某種特定的微環境會引起不對稱細胞分裂。如果應用到組織，模型會通過描述患病細胞的異常分裂，做出準確診斷。     細胞分裂是細胞的一個重要生理過程，與器官生長、傷口癒合或感染等有關。每時每刻，人體中都有25萬個細胞進行分裂。
  • Nudel和胞質動力蛋白調控紡錘體形成
    2月9日，國際著名學術期刊《自然—細胞生物學》（Nature Cell Biology）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所研究員朱學良和美國華盛頓卡耐基研究所教授鄭詣先的合作研究結果：Nudel和胞質動力蛋白在紡錘體基質組裝中發揮重要作用，進而調控有絲分裂紡錘體的正確形成。
  • 發現:27T穩態強磁場影響人體細胞有絲分裂紡錘體
    細胞有絲分裂是親代細胞將遺傳物質等精確平均地分配到兩個子代細胞的過程，是決定細胞命運的關鍵步驟，對維持細胞的正常生理功能和生物體的生長發育至關重要。有絲分裂紡錘體是細胞在有絲分裂過程中形成的形似紡錘結構的特殊細胞器，並伴隨著有絲分裂的進程而高度動態變化，從而調控染色體的正確排列和分離。因此，它的正確組裝和取向決定了有絲分裂過程在時間和空間上的準確性。
  • 研究發現紡錘體形成及定位關鍵蛋白
    研究發現紡錘體形成及定位關鍵蛋白
  • 生殖細胞的形成——減數分裂
    二、成熟生殖細胞的產生—減數分裂 （一）有關減數分裂的解釋 1、 減數分裂是指有性生殖的個體在形成生殖細胞過程中發生的一種特殊分裂方式，不同於有絲分裂和無絲分裂，減數分裂僅發生在生命周期某一階段，它是進行有性生殖的生物性母細胞成熟、形成配子的過程中出現的一種特殊分裂方式。
  • 改寫教科書:第一次卵裂出現2個雙極紡錘體!
    >包括受精卵、胚胎在內的細胞，在進行有絲分裂時，會產生一個紡錘體負責將染色體平均分離到2個子細胞中。「在早期哺乳動物胚胎中，受精卵中雙紡錘體的形成使親代基因組保持分離」在線發文截圖從原始英文文獻中不難發現，卵子和精子的融合結合了雙親在一個細胞中的遺傳物質。在哺乳動物中，包括人類在內，每一個親代基因組最初都局限在一個單獨的原核中。為了得到更多細胞和生物生長發育所需，兩個基因組必須在空間上進行協調，以便第一個胚胎分裂能夠產生兩個細胞，將兩個基因組結合在一個細胞核中。
  • 人類紡錘體具有堅硬與柔軟部位
    ，在細胞內穩定工作的部分機制。相關研究成果已發布在《發育細胞》（Developmental Cell）雜誌上，並在該雜誌中被重點介紹。構成人類身體的細胞為進行分裂和自我複製，需要將複製的遺傳信息從母細胞正確傳遞給子細胞。這種 「交接」 由名為紡錘體的染色體分配裝置在細胞內產生力來實現，不過此前一直不清楚紡錘體是如何在產生並感受力的同時，準確分配染色體的。
  • Nature背靠背丨揭秘細胞分裂的「變阻器」TRIM37
    撰文 | Qi責編 | 兮細胞進入有絲分裂階段，中心體（centrosome）負責催化組裝紡錘體所需微管的形成。受到絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶PLK4的調控，中心體自身在每個細胞周期僅複製一次。為了探索中心體生物學功能以及PLK4抑制作為癌症療法的潛力，先前已開發出具有選擇性的和細胞活性的PLK4抑制劑（centrinone）【1,2】。經centrinone處理的缺乏中心體的細胞雖能形成雙極紡錘體，但紡錘體組裝及染色體排列進程均被延遲且出錯頻率明顯增加。
  • 強磁科技 | 中外科學家合作研究發現27T穩態強磁場影響人體細胞有絲分裂紡錘體
    中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心科學家們以及哈佛醫學院Timothy Mitchison合作，利用強磁場科學中心大科學裝置四號水冷磁體，首次發現27T強穩態磁場能夠顯著改變人類細胞有絲分裂紡錘體的排布方向及形態，這也是目前國際上唯一一例20T以上強穩態磁場下的細胞生物學效應研究。
  • Nature|什麼？Ki-67除了細胞增殖標記物又現新功能？
    但是在有絲分裂過程中，動物和植物細胞核膜崩解，使得細胞質和細胞核中的組分混合【3】。當核膜再次形成的時候，細胞質中的組分會通過受體介導的核孔運輸從細胞核中運送出去達到核質組分分離的目的【2】，但是核孔的大小只能讓直徑小於39nm的粒子通過。
  • 紡錘體觀察,助力父母夢
    紡錘體(Spindle)，是產生於細胞有絲分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一種特殊細胞器，也是細胞分裂過程中的一種與染色體分離直接相關的細胞器。有絲分裂進入中期（metaphase）的主要標誌是染色體整列完成並且所有染色體排列到赤道面上，此時紡錘體結構呈現典型的紡錘樣。對於發生於有性生殖細胞中的特殊有絲分裂——減數分裂，僅發生在生命周期某一階段，它是進行有性生殖的生物性母細胞成熟、形成配子的過程中出現的一種特殊分裂方式。
  • 秋水仙素將細胞分裂阻斷在哪個期?
    秋水仙素能夠抑制紡錘絲的形成，並能使已形成的紡錘絲解聚，從而抑制紡錘體的形成。
  • 微專題——細胞骨架
    動物有絲分裂過程中可明顯見到短筒狀互成直角的中心粒(由9對三聯微管組成)，成對中心粒進行自我複製，向細胞兩極移動，與紡錘絲相連，牽引染色體運動。  植物細胞有絲分裂過程中，雖然沒有中心粒，但有中心粒外周物質。因此，分裂時同樣能形成紡錘體，從而牽引染色體運動。如果用秋水仙素處理，可抑制和破壞紡錘體形成，阻止染色體運動。所以染色體運動和細胞分裂也受微管控制。在動物細胞有絲分裂末期，縊縮環緊縮的形成是微絲引起的。實驗上使用細胞鬆弛素B處理海生動物的受精卵，發現卵裂受到嚴重影響，胞質不能分裂，出現了卵裂球多核現象。