大自然的奇迹：制造细胞分裂的核心引擎

时间：2021-07-05 00:00:00 来源：网络整理

大自然的奇迹

当一个人类细胞开始分裂时，它的23条染色体复制成相同的副本，这些副本仍然连接在一个称为着丝粒的区域。这里有着丝点，这是一种复杂的蛋白质组合，它与丝状结构——微管结合在一起。随着有丝分裂的进行，着丝点向微管发出“通行指示”，将DNA拷贝撕开，分配到新形成的细胞中。马普研究所的Andrea Musacchio说:“着丝点是一个美丽、完美的机器：在一个正常的细胞中，你几乎永远不会失去一条染色体! 我们已经知道了构成它的蛋白质，但是关于着丝粒如何工作的重要问题仍然悬而未决。那就是在染色体复制过程中它是如何重建自己的?它是如何与微管结合的?它是如何控制自身的?”

生命奋进号

Musacchio对这个答案的探索开始于20多年前，“在我们理解事情是如何出错之前，我们需要了解事情为什么和如何工作的。”因此，他开始了在体外重建着丝点的任务。

2016年，他可以合成由21种蛋白质组成的部分着丝粒。在Science Advances最新发布的一项研究中，Musacchio和他的研究生Kai Walstein已经能够完全重建这个系统：所有的亚基，从结合着丝粒到结合微管，现在都以正确的数量和化学计量出现了。科学家们成功地用人工的着丝点替换了细胞中部分原始的着丝点，证明了这个新系统功能正常。

Musacchio说:“这是重建一个在所有真核细胞中存在超过10亿年的物体的一个真正的里程碑!这一突破为制造具有可在生物体中复制功能的合成染色体铺平了道路。生物技术应用的潜力可能是巨大的”。

蛋白质工厂

科学家还有一个必须克服的主要障碍，即完全重建高度灵活的着丝粒蛋白C (centp -C)。这是连接着丝粒区域和着丝粒外部蛋白质的必要蛋白质。研究人员将CENp-C的两端“粘”在一起，重建了它。

一个高度组织的实验室，类似于一个工厂，是重组复杂蛋白质组装的基础。对于着丝粒中的每一个蛋白质，研究人员建立了一个生产管道来分离基因，在昆虫细胞中表达它们，并收集它们。他说:“当我们在体外把它们放在一起时，这些蛋白质按下指令形成着丝粒，就像乐高积木一样。”

除此之外，每个着丝粒蛋白质都有不同的界面和与更紧密的蛋白质的相互作用。该小组现在将进入下一个复杂阶段：研究着丝粒如何在微管存在的情况下发挥作用和相互作用，并提供能量(以ATp的形式)。

Assembly principles and stoichiometry of a complete human kinetochore module

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