細胞分裂時如何暫停細胞回收系統(tǒng)

Babraham Institute的研究結合了細胞信號傳導，自噬，質譜和成像技術，解決了一個基本問題，即細胞分裂過程中細胞回收過程是否停止。此外，研究人員已經確定了所涉及的機制，并描述了通常的抑制系統(tǒng)和自噬相互聯(lián)系的有絲分裂特異性抑制。由這項研究由西蒙·庫克(Simon Cook)小組領導的研究所信號研究計劃今天發(fā)表在《分子細胞》雜志上。

自噬是細胞回收過程，可平衡細胞構件的可用性與需求。如果需求超出可用性，則自吞噬功能可確保將非必要組件分解并重新利用。自噬在我們的細胞中至關重要，因為它可以使細胞應付壓力，例如減少營養(yǎng)供應。這對于正確的胚胎發(fā)育至關重要，而自噬的問題與多種疾病和失調有關。實際上，據推測，此處報道的有絲分裂期間的自噬抑制可確保在此脆弱時期內保護基因組，防止基因組不穩(wěn)定，衰老和癌癥的特征。

“將研究所不同小組的專業(yè)知識匯聚在一起，使我們能夠就有絲分裂期間是否抑制自噬提供一個明確的答案。此外，我們已經能夠描述所涉及的機制，以便更清楚地了解什么實際上正在發(fā)生，”該研究所信號研究計劃小組負責人西蒙·庫克博士說。

研究人員使用熒光標記和人類細胞系的活細胞成像明確證明自噬在有絲分裂過程中受到抑制。

在細胞不分裂的通常條件下，當細胞中有足夠的氨基酸可滿足其蛋白質合成要求時，mTORC1蛋白復合物會抑制自噬。但是，一旦氨基酸水平下降，mTORC1就會失活。這樣可以緩解抑制和自噬的過程，產生氨基酸和其他結構單元，以確保滿足細胞的需求。

在細胞分裂過程中，通常被保護在細胞核中的細胞DNA被釋放到更寬的細胞空間中。提出這一建議是為了使DNA容易受到自噬的消化和破壞，促使先前的研究人員提出，必須在細胞分裂過程中抑制自噬以保持基因組完整性。這個概念受到其他人的質疑，他們報告說自噬在分裂過程中得以維持。

該研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，在有絲分裂過程中，沒有建立通過mTORC1抑制自噬的營養(yǎng)反應機制。取而代之的是，它被有絲分裂本身的關鍵調節(jié)劑CDK1取代，它對營養(yǎng)缺乏沒有反應。這具有使自噬的條件控制脫鉤的作用，使自噬最終停止，直到細胞分裂過程完成。

理查德·奧德爾(Richard Odle)，該論文的第一作者，在獲得博士學位的同時承擔了這項工作。西蒙·庫克小組的學生說：“使用由Ktistakis小組開發(fā)的自噬模型和mTORC1，我們能夠證明有絲分裂過程中缺乏自噬體(細胞的回收工廠)。此外，我們確定了調控開關從mTORC1到CDK1，為有絲分裂期間的自噬提供了基本的新見識，并為以后的相關研究領域提供了清晰的信息。”