細(xì)胞分裂時(shí)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(hào)傳導(dǎo)，自噬，質(zhì)譜和成像技術(shù)，解決了一個(gè)基本問(wèn)題，即細(xì)胞分裂過(guò)程中細(xì)胞回收過(guò)程是否停止。此外，研究人員已經(jīng)確定了所涉及的機(jī)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(xiàng)研究由西蒙·庫(kù)克(Simon Cook)小組領(lǐng)導(dǎo)的研究所信號(hào)研究計(jì)劃今天發(fā)表在《分子細(xì)胞》雜志上。

自噬是細(xì)胞回收過(guò)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?yàn)樗梢允辜?xì)胞應(yīng)付壓力，例如減少營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)。這對(duì)于正確的胚胎發(fā)育至關(guān)重要，而自噬的問(wèn)題與多種疾病和失調(diào)有關(guān)。實(shí)際上，據(jù)推測(cè)，此處報(bào)道的有絲分裂期間的自噬抑制可確保在此脆弱時(shí)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(zhuān)業(yè)知識(shí)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(gè)明確的答案。此外，我們已經(jīng)能夠描述所涉及的機(jī)制，以便更清楚地了解什么實(shí)際上正在發(fā)生，”該研究所信號(hào)研究計(jì)劃小組負(fù)責(zé)人西蒙·庫(kù)克博士說(shuō)。

研究人員使用熒光標(biāo)記和人類(lèi)細(xì)胞系的活細(xì)胞成像明確證明自噬在有絲分裂過(guò)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(mǎn)足其蛋白質(zhì)合成要求時(shí)，mTORC1蛋白復(fù)合物會(huì)抑制自噬。但是，一旦氨基酸水平下降，mTORC1就會(huì)失活。這樣可以緩解抑制和自噬的過(guò)程，產(chǎn)生氨基酸和其他結(jié)構(gòu)單元，以確保滿(mǎn)足細(xì)胞的需求。

在細(xì)胞分裂過(guò)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(guò)程中抑制自噬以保持基因組完整性。這個(gè)概念受到其他人的質(zhì)疑，他們報(bào)告說(shuō)自噬在分裂過(guò)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(guò)程中，沒(méi)有建立通過(guò)mTORC1抑制自噬的營(yíng)養(yǎng)反應(yīng)機(jī)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(duì)營(yíng)養(yǎng)缺乏沒(méi)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(guò)程完成。

理查德·奧德?tīng)?Richard Odle)，該論文的第一作者，在獲得博士學(xué)位的同時(shí)承擔(dān)了這項(xiàng)工作。西蒙·庫(kù)克小組的學(xué)生說(shuō)：“使用由Ktistakis小組開(kāi)發(fā)的自噬模型和mTORC1，我們能夠證明有絲分裂過(guò)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(kāi)關(guān)從mTORC1到CDK1，為有絲分裂期間的自噬提供了基本的新見(jiàn)識(shí)，并為以后的相關(guān)研究領(lǐng)域提供了清晰的信息。”