由大阪大學領導的研究人員使用低溫電子顯微鏡分析染色體著絲粒區(qū)域的原子結構，這對細胞分裂至關重要。一種叫做CENP-A的蛋白質標記著絲粒;研究人員表明，在間期，CENP-A被一種稱為KNL2的蛋白質結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胞分裂的動粒復合物。

細胞內(nèi)的遺傳物質被組織成稱為染色體的結構。當細胞分裂和生長時，著絲粒對于通過與紡錘體微管相互作用正確分裂染色體至關重要。現(xiàn)在，大阪大學研究人員的一項研究使用一種稱為低溫電子顯微鏡(cryo-EM)的技術闡明了雞細胞中著絲粒區(qū)域的結構。

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它們進行成像以揭示其結構。一種稱為“動粒體”的蛋白質復合物在著絲粒區(qū)域形成，這對于細胞正確分裂至關重要。研究人員能夠使用冷凍電鏡分析在原子水平上闡明動粒的結構變化。

當DNA被濃縮成染色體時，它被盤繞在由稱為組蛋白的蛋白質組成的核心周圍，形成一種稱為核小體的結構。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的蛋白質結合CENP-A并充當其他動粒蛋白的支架。然而，在間期(細胞不分裂的時間)，一種稱為KNL2的不同蛋白質與著絲粒結合。“KNL2包含類似CENP-C的基序，是Mis18復合物的組成部分，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。

研究小組進一步發(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，這反過來又有助于維持著絲粒的正確位置。

“我們還表明CENP-C在有絲分裂過程中被磷酸化，磷酸化的CENP-C從KNL2-CENP-A復合物中排除KNL2，”資深作者Tatsuo Fukagawa解釋說。這表明KNL2通過間期與CENP-A結合，保持著絲粒的位置，直到磷酸鹽分子在細胞達到有絲分裂時與CENP-C結合。然后，CENP-C優(yōu)先與CENP-A結合，允許形成用于細胞分裂的動粒。

這些對著絲粒區(qū)結構的新見解將被證明在推進細胞分裂和生長知識方面非常寶貴。參與細胞分裂和動粒的蛋白質是抗癌藥物的靶標;因此，這項工作也將有助于設計用于癌癥等疾病的新藥。

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