生物学家观察微管如何在动物细胞中向新的方向分支

细胞生物学家托马斯·马雷斯卡(Thomas Maresca)和马萨诸塞州大学阿默斯特分校的高级研究员Vikash Verma说，他们首次在动物细胞中直接观察到并记录了一种称为分支微管成核的途径，该途径是细胞分裂中成像的一种细胞分裂机制。提取物和植物细胞，但未在动物细胞中直接观察到。详细信息刊登在本月的《细胞生物学杂志》上。

在美国国立卫生研究院国立普通医学科学研究所的支持下，研究人员着手研究果蝇细胞的特定细胞分裂机制，即Verma所说的“忠实和完全分裂的规则”。特别是，他们想了解称为微管的结构如何帮助定义细胞在分裂过程中分裂成两半的位置。

马雷斯卡解释：

由于显微镜使观察细胞分裂成为可能，但是已经非常强烈地观察了40或50年，因此对此进行了长期的研究。告诉细胞在哪里分裂的线索是什么?细胞如何知道将分割平面放置在哪里?这是有丝分裂的最终结论，即细胞实际分为两部分。”

在正常的细胞分裂中，染色体排列在细胞中心附近，在那里称为纺锤体的结构通过与称为动粒的桥状结构相互作用来对齐每个染色体的拷贝。当所有染色体对齐后，微管像拉链一样将染色体拷贝拉开。然后，该细胞在位于分离的染色体之间的位置处进行物理分裂，以产生两个子细胞，每个子细胞具有基因组的完整副本。

Maresca说，在对通常被称为纳米级高速公路的微管进行成像时，生物学家注意到用于定位分割平面的空间提示需要微管。“它们长大后会触及细胞膜的边缘。Vikash发现，管子的生长尖端，即触及膜的'正端'，对细胞说，'这是分裂的地方。' 调节蛋白被募集到正好进入齿轮末端的接触位点，一个全新的途径组装了一个环，该环将像钱包一样收缩，将一个大细胞分裂成两个较小的细胞。”

研究人员发现，定时也起作用。Maresca说：“似乎所有的微管尖端都具有触发钱包-弦通路的特殊能力，但是随着时间的流逝，某些事情会发生变化，只有细胞中间的尖端才能保持这种能力。” 在谈到2月份在eLife上发表的工作时，他补充说：“我们发现我们认为对于细胞如何定位其分裂平面非常重要的空间线索。

Verma说，由于在整个细胞中同时有许多微管在生长和收缩，因此通常无法可视化细化细胞分裂过程中微管的行为。“这就像许多高速公路在纺锤体中的相同位置和时间汇合。它看起来像是洛杉矶的高速公路地图。” 但是，通过使用一种称为全内反射荧光(TIRF)显微镜的强大技术，Verma可以更轻松地可视化单个微管的动态特性。马雷斯卡补充说：“我们从紧张的洛杉矶交通拥堵变成了周日在乡间小路上开车。”

那是他们目睹分支的时候。使用多色TIRF显微镜，研究人员现在可以清楚地看到并定量定义分支微管成核过程。据他们所知，这从未在动物细胞中实时显示过。Verma回忆说：“这非常令人兴奋。”

马雷斯卡说：“当您眼前看到如此美丽的事物时，只需遵循它即可。该项目最初是对细胞如何定义其分裂位置的研究，但是我们经常如此清晰地看到这种分支现象，以至于我们我意识到我们必须更加仔细地研究它，我们认为您不可能在果蝇细胞中看到像其他模型系统那样的分支过程，它突显了每个模型系统都有其优势和优势弱点，在这种情况下，我们的细胞以及对它们进行成像的阶段只是提供了独特而美丽的鸟瞰图，实际上，我们可以实时地看到所有这些事情。”

一旦他们能够观察到细胞中分支核的整个过程，他补充说：“我们知道接下来我们可以'标记'蛋白质，以不同的颜色调节该过程，从而进一步量化现象的基本参数。突然之间，我们意识到这是人们第一次看到这种现象在活体动物细胞中发生。”

分支成核是基本且保守的，是有丝分裂的重要组成部分之一，但是很难在其他模型系统中直接可视化，Maresca指出。“该项目的过程提醒我们，我们作为科学家所做的一些最激动人心的工作是计划外的，特别是对于显微学家而言，首先是要看到细胞中的某些东西在眼前展开。