PRC1发挥作用的基因错误和癌症

智慧型PRC1的蛋白质,这是至关重要的细胞分裂,在许多癌症是一个警示信号,包括前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌。今天在网上发表的新研究细胞发育表明,PRC1充当“粘性胶”在细胞分裂过程中,精确控制速度的两套DNA分离为一个单一的细胞分裂。这一发现可以解释为什么过多或过少PRC1打乱了这一进程,导致基因组错误导致癌症。

“PRC1产生粘性摩擦力、阻力与速度增加,”斯科特说,生物科学助理教授和成员生物技术和跨学科研究中心伦斯勒理工学院。“摩擦产生类似的水,如果你想通过水慢慢地移动你的手,你将很容易,但如果你把你的手很快,水推回来。”

在本质层面的DNA,电动机蛋白质,和微管,生物学要服从物理学。在有丝分裂期的细胞分裂,一个细胞必须将其DNA复制到两个相同的设置,然后快速、高效地将DNA分解为两个子细胞。物理行为,它的细胞结构,有丝分裂纺锤体,是一种机器,它使用机械力量——推,拉,和阻力,完成任务。

“我们认为力PRC1生产集成和抑制细胞运动DNA分离,最终得到正确的染色体隔离,”说。但是如果这个过程出错,最终细胞处理错误的说明书,从而导致癌症的无法控制的增长。

第四实验室检查组件引起的物理力的细胞有丝分裂纺锤体结构。主轴时形成两个中心体,位置两侧的两个新创建的,并希望相同,套细胞染色体聚集的中心附近。从中心体密集的微管网络延伸,形成一个笼子里,包围并连接染色体。然后微管-数以百万计的蛋白质和马达蛋白的协助下开始缩短,幻灯片,把染色体向中心体,直到两组分开。

PRC1是“交联”,很长,有弹力的分子的头两端连接两个微管长度。有丝分裂纺锤体的中心附近,大量PRC1链接组微管成束。

出来的团队创建了一个控制版本的微管滑动机制在实验室里,用一种光学捕获技术测量摩擦力PRC1之间产生滑动微管。光学捕获依赖于严格聚焦激光束吸引了一个对象——在这种情况下,一个微乎其微的聚苯乙烯珠-连接到微管。研究人员使用激光拉珠——类似于科幻小说的“拖拉机梁”——和转换的转变折射光陷阱的珠抗拉到一个力的直接测量。

团队还与荧光分子标记PRC1,允许他们观察其变化运动和分布的微管是分开的。他们用全内反射荧光显微法收集的实验图像,同时记录的力量。

和他的同事们发现,随着越来越多的蛋白质被添加到系统中,微管满足更多的阻力,因为他们移动得更快。从本质上讲,PRC1像一个维持细胞的粘合剂。

“像很多生物学过程,是一个金发女孩的问题,”说。“如果你没有这种蛋白质,你遇到了麻烦,因为细胞分裂失败。如果你有太多,我们认为牙龈作品,拥有一切在一起太多,这可能是这种蛋白质是如何导致癌症。有一种甜蜜点健康的细胞分裂,适量的仔细、精确控制利率。”

“这项研究揭示了生物学的一个基本机制的内部运作,提供知识,更好的职位我们战胜癌症,”Curt Breneman说,科学学院院长。“这是一个仔细研究和设计精美,结果已经创建了一个基金会,未来可以抗癌策略。”

参考:Gaska, et al。(2020)。有丝分裂交联蛋白PRC1作为机械阻尼器抗微管滑动。细胞发育。DOI: https://doi.org/10.1101/2019.12.12.874529

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