贝罗伊特大学的遗传学教授Susanne Hellmuth正在加载样本分离蛋白，随后进行免疫学检测。
近日，来自德国贝罗伊特大学的科学家们发现了对细胞分裂至关重要的分离酶活性调节的新机制，这增进了我们对染色体遗传的理解。相关论文发表在《自然》杂志上。
人类生长和繁殖离不开细胞分裂。在细胞开始分裂之前，储存在染色体上的遗传信息会进行复制。待复制完成，每个染色体就会包含两个相同的姐妹染色单体。这时，由几种蛋白质组成的环形内聚蛋白包围着每一条染色体，并将姐妹染色单体连接在一起。
在为分裂做准备的过程中，细胞会移除染色体臂上的内聚蛋白。然而，只有当留在染色体中间的内聚蛋白被分离酶切断时，姐妹染色单体才能完全分离。染色单体随后迁移到纺锤体的两端，形成子细胞的遗传物质基础。
子细胞只有在没有遗传缺陷的情况下才能健康发育。为了满足这个条件，分离酶必须在正确的时间被激活。如果姐妹染色单体分离得太早，它们只能随机分布。由此产生的子细胞或包含错误的染色体数目并死亡，或发展称为肿瘤细胞。只有严格控制分离酶激活的时间才能防止这些遗传故障。
在这项研究中，贝罗伊特大学的研究人员Susanne Hellmuth和Olaf Stemmann与萨拉曼卡大学/西班牙分校的遗传学家合作发现，一种被称为shugoshin（日语中“守护神”的意思）的蛋白质恰恰具有调节分离酶的功能。它能够在内聚蛋白分裂之前抑制分离酶的活性。
而在此之前，科学家们认为只有securin（分离酶抑制蛋白）能抑制分离酶的过早激活，也就是说，分离酶是由securin专门调控的。然而事实是，在securin不存在的情况下，分离酶仍然会受到适当的调控。现在这项新研究解决了这一重要的遗传学难题，研究发现，shugoshin和securin都能阻止分离酶在错误的时间启动染色单体分离的过程。如果securin失效，shugoshin也能单独调节人类细胞中分离酶的活性。
“这种冗余在细胞周期中并不罕见：为了让一个重要的过程以有序的方式进行，大自然会通过两种或多种不同的方式同时控制它，从而保护它。”第一作者Susanne Hellmuth说：“这使得这个过程特别稳健，但也很难研究，因为干扰其中一个因素并没有显著的影响。”
此外，研究人员还发现，纺锤体组装检验点（SAC）控制了shugoshin和securin的调节作用。这一发现证实了研究中一个既定的假设，即SAC对染色体遗传的所有过程拥有主权。之前我们已经知道，SAC能够稳定securin，直到内聚蛋白通过分离酶分裂。现在这项研究则展示了SAC的Mad2组分会与shugoshin结合，并抑制分离酶的过早激活。
Olaf Stemmann说：“我们的发现不仅会改写教科书，而且进一步研究也将表明，这一基本发现还可以用于癌症治疗。”
原创编译：花花 审稿：阿淼 责编：张梦
期刊来源：《自然》
期刊编号：0028-0836
原文链接：
https://www.uni-bayreuth.de/en/university/press/press-releases/2020/052-chromosome-inheritance/
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