當(dāng)大多數(shù)細(xì)胞發(fā)生分裂時(shí),它們僅是產(chǎn)生更多的自己。但是負(fù)責(zé)修復(fù)受損組織的干細(xì)胞面臨著一種選擇:它們能夠產(chǎn)生更多的新的干細(xì)胞,或者分化為皮膚細(xì)胞、肝細(xì)胞或身體內(nèi)幾乎任何一種特定細(xì)胞類型。
在一項(xiàng)新的研究中,來自美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)這種關(guān)鍵性的決定取決于作為微小器官樣結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器是否在分裂中的干細(xì)胞內(nèi)正確地分配。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在 2017 年 2 月 3 日那期 Science 期刊上,論文標(biāo)題為 “Coupling organelle inheritance with mitosis to balance growth and differentiation”?! ≌撐耐ㄐ抛髡摺⒙蹇朔评沾髮W(xué)羅賓 - 肯莫斯 - 諾伊斯坦哺乳動(dòng)物細(xì)胞生物學(xué)與發(fā)育實(shí)驗(yàn)室(Robin Chemers Neustein Laboratory of Mammalian Cell Biology and Development)主任 Elaine Fuchs 教授說,“為了讓身體的組織正確地發(fā)育和自我維持,干細(xì)胞的自我更新和分化必需保持精確平衡。我們的實(shí)驗(yàn)提示著細(xì)胞器(在這項(xiàng)研究中,指的是過氧物酶體)的定位和分配在控制這種微妙平衡中發(fā)揮著一種意想不到的作用。” 不對(duì)稱分裂 作為皮膚的外部,表皮給身體提供一種保護(hù)性屏障,而干細(xì)胞位于它的內(nèi)部深處。在發(fā)育期間,干細(xì)胞發(fā)生不對(duì)稱分裂,產(chǎn)生兩個(gè)子細(xì)胞:一個(gè)子細(xì)胞保持自我更新的能力,仍然停留在內(nèi)部,而另一個(gè)子細(xì)胞發(fā)生分化,向往遷移,變成表皮外層的一部分?! ⊥ㄟ^研究發(fā)育中的小鼠皮膚,論文第一作者 Amma Asare 設(shè)計(jì)出一種方法來鑒定協(xié)助指導(dǎo)保持干性的子細(xì)胞和發(fā)生分化的子細(xì)胞處于平衡的基因。一種特定的蛋白 Pex11b 引起了她的關(guān)注。它與過氧物酶體膜結(jié)合。過氧物酶體是一種協(xié)助食物釋放能量的細(xì)胞器?! sare 證實(shí)這種蛋白的作用機(jī)制似乎是確保過氧物酶體位于合適的位置,因此它們能夠在兩個(gè)子細(xì)胞之間分配。在缺乏 Pex11b 的干細(xì)胞中,過氧物酶體不能均勻地分配,在一些情形下,一個(gè)子細(xì)胞獲得全部的過氧物酶體,而另一個(gè)子細(xì)胞則沒有獲得任何過氧物酶體。對(duì)于那些過氧物酶體分布受到破壞的干細(xì)胞而言,細(xì)胞分裂需要花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間,而且作為分離子細(xì)胞遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu),紡錘體并不能夠正確地對(duì)齊。 Asare 發(fā)現(xiàn)剔除干細(xì)胞中的 Pex11b 的最終結(jié)果是更少的子細(xì)胞能夠分化為成熟的皮膚細(xì)胞。 延遲改變命運(yùn) 這些研究人員隨后利用一種復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)移動(dòng)干細(xì)胞中的過氧物酶體,獲得的效果也是一樣的。Asare 說,“如果在細(xì)胞分裂期間,過氧物酶體位于錯(cuò)誤的位置,那么不論它們?nèi)绾蔚竭_(dá)那里,這都會(huì)延遲這個(gè)分裂過程。” 這種影響對(duì)小鼠而言是非常顯著的:如果過氧物酶體定位在干細(xì)胞中受到破壞,那么小鼠胚胎不再能夠產(chǎn)生正常的皮膚?! uchs 說,“盡管已有一些證據(jù)提示著細(xì)胞器(包括產(chǎn)生能量的線粒體)分布能夠影響細(xì)胞分裂的結(jié)果,但是我們首次證實(shí)這種現(xiàn)象是正確的干細(xì)胞行為和組織形成不可或缺的。”
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