細(xì)胞分裂時如何暫停細(xì)胞回收系統(tǒng)

Babraham Institute的研究結(jié)合了細(xì)胞信號傳導(dǎo)，自噬，質(zhì)譜和成像技術(shù)，解決了一個基本問題，即細(xì)胞分裂過程中細(xì)胞回收過程是否停止。此外，研究人員已經(jīng)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(lǐng)導(dǎo)的研究所信號研究計劃今天發(fā)表在《分子細(xì)胞》雜志上。

自噬是細(xì)胞回收過程，可平衡細(xì)胞構(gòu)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(xì)胞中至關(guān)重要，因為它可以使細(xì)胞應(yīng)付壓力，例如減少營養(yǎng)供應(yīng)。這對于正確的胚胎發(fā)育至關(guān)重要，而自噬的問題與多種疾病和失調(diào)有關(guān)。實際上，據(jù)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(nèi)保護(hù)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(jīng)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(fù)責(zé)人西蒙·庫克博士說。

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

在細(xì)胞不分裂的通常條件下，當(dāng)細(xì)胞中有足夠的氨基酸可滿足其蛋白質(zhì)合成要求時，mTORC1蛋白復(fù)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(chǎn)生氨基酸和其他結(jié)構(gòu)單元，以確保滿足細(xì)胞的需求。

在細(xì)胞分裂過程中，通常被保護(hù)在細(xì)胞核中的細(xì)胞DNA被釋放到更寬的細(xì)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(xì)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(zhì)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(yīng)機制。取而代之的是，它被有絲分裂本身的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑CDK1取代，它對營養(yǎng)缺乏沒有反應(yīng)。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(xì)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(xué)位的同時承擔(dān)了這項工作。西蒙·庫克小組的學(xué)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(xì)胞的回收工廠)。此外，我們確定了調(diào)控開關(guān)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(guān)研究領(lǐng)域提供了清晰的信息。”