Người giữ sự cố nhiễm sắc thể được giải mã

Các nhà nghiên cứu với những hiểu biết mới về các quá trình liên quan đến phân chia tế bào

Cấu trúc của "Tổ hợp hành khách nhiễm sắc thể". Ba thành phần trung tâm liên kết chặt chẽ với nhau dưới dạng monome: borealin (màu đỏ), INCENP (màu xanh lá cây) và Survivin (màu xanh). © MPI của Hóa sinh / U.Klein
đọc to

Nhiễm sắc thể được nhân đôi trước khi phân chia tế bào, sau đó được phân chia chính xác đến các tế bào con kết quả. Một bộ điều chỉnh quan trọng của sự phân tách nhiễm sắc thể này là "Tổ hợp hành khách nhiễm sắc thể", một phức hợp protein. Các nhà khoa học hiện đã thành công trong việc làm sáng tỏ cấu trúc của người bảo vệ phân vùng nhiễm sắc thể này. Trong số phát hành hiện tại của tạp chí "Tế bào", họ mô tả chi tiết phân tử của bốn tiểu đơn vị và đưa ra kết luận đầu tiên về chức năng của chúng.

{1 lít}

Lúc đầu luôn có một tế bào - ở người hoặc giun. Chỉ bằng cách phân chia tế bào hoặc "cytokinesis", một điều kỳ diệu của tự nhiên, sự nhân lên thành một sinh vật đa bào trở nên khả thi. Một tế bào người, trước khi nguyên phân, tạo ra các bản sao của 46 nhiễm sắc thể giống hệt nhau trong quá trình nguyên phân để các tế bào con mới nhận được một bộ thông tin di truyền hoàn chỉnh. Nếu nhiễm sắc thể phân bố không đều trong quá trình phân chia tế bào, ung thư hoặc các bệnh di truyền nghiêm trọng có thể phát sinh.

Một vai trò trung tâm trong việc phân chia chính xác các nhiễm sắc thể đóng vai trò là "Tổ hợp hành khách nhiễm sắc thể" (CPC). Phức hợp protein này trước tiên liên kết với điểm neo trung tâm (centrosome) của nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào và sau đó đến các sợi trục chính trung tâm, kéo các nhiễm sắc thể ra khi chúng được chia thành các tế bào con.

Trước đây, người ta đã biết rằng người bảo vệ phân chia tế bào bao gồm bốn thành phần - INCENP, Survivin, borealin và aurora A - chỉ hoạt động cùng nhau để đảm bảo phân phối nhiễm sắc thể chính xác. Để hiểu và nghiên cứu sự hợp tác của các thành phần này, cấu trúc phân tử của chúng phải được xem xét. Các nhà khoa học tại Viện Hóa sinh Max Planck và Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử Châu Âu (EMBL) hiện đã thành công trong việc làm sáng tỏ các cấu trúc trung tâm của các tiểu đơn vị vận chuyển nhiễm sắc thể. trưng bày

Sự điều hòa tốt của sự phân chia nhiễm sắc thể

Các nhà sinh học cấu trúc và tế bào cho thấy phần nào của phân tử là cần thiết cho dịch vụ vận chuyển của nhiễm sắc thể hoạt động và phân chia tế bào để tiến hành chính xác. Với sự kết tinh và phân tích tia X của CPC từ vi khuẩn E. coli Arockia Jeyaprakash đã có thể làm sáng tỏ cấu trúc tại EMBL. Nhà sinh vật học tế bào Ulf Klein sau đó đã tạo ra các đột biến trong tế bào nấm men và tế bào HeLa của con người trong đó các phần của gen chịu trách nhiệm về CPC đã bị tắt. Do đó, ông có thể đưa ra những tuyên bố chính xác về việc axit amin nào thực sự cần thiết cho chức năng của CPC và do đó để phân chia tế bào chính xác.

Đối với nghiên cứu về sự phân chia tế bào, công việc của Jeyaprakash và Klein là một đóng góp quan trọng để hiểu được quy định tốt của sự phân chia nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào (nguyên phân). Vì vậy, họ có thể bác bỏ học thuyết trước đây rằng bốn protein INCENP, Survivin, Borealin và Aurora B là các bộ điều chỉnh độc lập phân chia tế bào. Bốn protein tạo thành một đơn vị trong đó các phần xoắn ốc của protein Hành khách được kết nối rất chặt chẽ và có một số điểm tiếp xúc giữa các axit amin. "Chúng tôi đã rất ngạc nhiên bởi sự hợp nhất chặt chẽ của các đối tác hợp tác của" Tổ hợp hành khách nhiễm sắc thể ". Bây giờ chúng tôi hiểu rằng việc thiếu đối tác có nghĩa là toàn bộ cấu trúc không còn được duy trì và do đó, việc ràng buộc CPC với trục chính phân bào trở nên bất khả thi ", Klein, người đang thực hiện nghiên cứu như một phần của luận án tiến sĩ của mình độ cứng.

Phân tử mục tiêu thích hợp cho điều trị ung thư

Borealin là một thành phần thiết yếu của phức hợp hành khách chomosomal. Các tế bào tổng hợp borealin bình thường chia sẻ hoàn hảo (trái). Các tế bào biểu hiện một dạng thay đổi của protein borealin, không còn bị ràng buộc trong "phức hợp hành khách nhiễm sắc thể", không thể thực hiện phân chia tế bào (được chỉ định bởi mũi tên, bên phải). Màu xanh dương: DNA, màu đỏ: trục chính, màu xanh lá cây: borealin. MPI của Hóa sinh / AAJeyaprakash

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng Survivin, là một phân tử kép (mờ hơn) trong cấu trúc tinh thể riêng biệt của phức hợp, xuất hiện dưới dạng một phân tử trong toàn bộ phức hợp nhiễm sắc thể và protein hành khách thứ hai Thay vào đó Borealin liên kết trong một loại bắt chước với phân tử đơn lẻ hiện có. Tại đây, các nhà khoa học Martinsrieder và Heidelberg cũng có thể giải quyết cuộc thảo luận về vai trò của Survivin. Cho đến nay các nghiên cứu về chức năng của Survivin đã chỉ ra rằng nó phải có trong tế bào chất của các tế bào dưới dạng một phân tử kép hay còn gọi là dimer, để chống lại sự chết tế bào apoptosis. Jeyaprakesh hiện đã chỉ ra rằng là một monome (phân tử đơn), nó là một yếu tố điều chỉnh quan trọng của sự phân chia tế bào và do đó là một phân tử mục tiêu phù hợp cho việc điều trị ung thư.

"Phức hợp hành khách nhiễm sắc thể" di chuyển trong quá trình phân chia tế bào từ cái gọi là tâm động, Einschn rungsstellen của nhiễm sắc thể, đến các sợi trục chính và do đó góp phần phân tách nhiễm sắc thể. Cấu trúc được biết đến hiện nay mở ra khả năng cho nghiên cứu phân chia tế bào để hiểu sự hợp tác với các đối tác ràng buộc khác chi tiết hơn nữa.

Do lỗi trong quá trình phân chia nhiễm sắc thể trong quá trình tế bào học thường là nguyên nhân gây ra các bệnh ung thư khác nhau, nên kiến ​​thức về cấu trúc của bộ điều chỉnh trung tâm, tất nhiên, cũng rất cần thiết cho sự phát triển của phương pháp trị liệu ức chế sự phân chia tế bào khối u có cái chết tế bào có thể kích hoạt lại.

(idw - Viện Hóa sinh Max Planck, 30.10.2007 - DLO)