由大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員使用低溫電子顯微鏡分析染色體著絲粒區(qū)域的原子結(jié)構(gòu)，這對(duì)細(xì)胞分裂至關(guān)重要。一種叫做CENP-A的蛋白質(zhì)標(biāo)記著絲粒;研究人員表明，在間期，CENP-A被一種稱為KNL2的蛋白質(zhì)結(jié)合以維持著絲粒的位置。在有絲分裂期間，KNL2被CENP-C取代，允許正確形成用于細(xì)胞分裂的動(dòng)粒復(fù)合物。

細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)被組織成稱為染色體的結(jié)構(gòu)。當(dāng)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)時(shí)，著絲粒對(duì)于通過(guò)與紡錘體微管相互作用正確分裂染色體至關(guān)重要?，F(xiàn)在，大阪大學(xué)研究人員的一項(xiàng)研究使用一種稱為低溫電子顯微鏡(cryo-EM)的技術(shù)闡明了雞細(xì)胞中著絲粒區(qū)域的結(jié)構(gòu)。

冷凍電鏡快速冷凍樣品以保存和穩(wěn)定它們，然后使用與電子的碰撞對(duì)它們進(jìn)行成像以揭示其結(jié)構(gòu)。一種稱為“動(dòng)粒體”的蛋白質(zhì)復(fù)合物在著絲粒區(qū)域形成，這對(duì)于細(xì)胞正確分裂至關(guān)重要。研究人員能夠使用冷凍電鏡分析在原子水平上闡明動(dòng)粒的結(jié)構(gòu)變化。

當(dāng)DNA被濃縮成染色體時(shí)，它被盤(pán)繞在由稱為組蛋白的蛋白質(zhì)組成的核心周?chē)?，形成一種稱為核小體的結(jié)構(gòu)。著絲粒區(qū)域的核小體含有一種稱為CENP-A的變異組蛋白，它指定著絲粒的位置。然而，CENP-A沉積在著絲粒以正確定義其位置的機(jī)制直到現(xiàn)在還未知。

研究小組表明，在有絲分裂期間，一種名為CENP-C的蛋白質(zhì)結(jié)合CENP-A并充當(dāng)其他動(dòng)粒蛋白的支架。然而，在間期(細(xì)胞不分裂的時(shí)間)，一種稱為KNL2的不同蛋白質(zhì)與著絲粒結(jié)合。“KNL2包含類似CENP-C的基序，是Mis18復(fù)合物的組成部分，是新CENP-A沉積的許可因素，”該研究的主要作者Honghui Jiang和Mariko Ariyoshi解釋說(shuō)。

研究小組進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，KNL2和著絲粒之間的這種相互作用是CENP-A在相間期新沉積所必需的，這反過(guò)來(lái)又有助于維持著絲粒的正確位置。

“我們還表明CENP-C在有絲分裂過(guò)程中被磷酸化，磷酸化的CENP-C從KNL2-CENP-A復(fù)合物中排除KNL2，”資深作者Tatsuo Fukagawa解釋說(shuō)。這表明KNL2通過(guò)間期與CENP-A結(jié)合，保持著絲粒的位置，直到磷酸鹽分子在細(xì)胞達(dá)到有絲分裂時(shí)與CENP-C結(jié)合。然后，CENP-C優(yōu)先與CENP-A結(jié)合，允許形成用于細(xì)胞分裂的動(dòng)粒。

這些對(duì)著絲粒區(qū)結(jié)構(gòu)的新見(jiàn)解將被證明在推進(jìn)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)知識(shí)方面非常寶貴。參與細(xì)胞分裂和動(dòng)粒的蛋白質(zhì)是抗癌藥物的靶標(biāo);因此，這項(xiàng)工作也將有助于設(shè)計(jì)用于癌癥等疾病的新藥。

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