奧勒岡州大學(xué)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)果蠅細(xì)胞分裂時(shí)并不是由有絲分裂紡錘體單獨(dú)發(fā)揮作用，皮層蛋白也參與幫助將卵裂溝定位在右側(cè)。研究論文發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上，揭示了干細(xì)胞不對(duì)稱分裂的新機(jī)制。
研究小組將研究焦點(diǎn)集中到了一種不對(duì)稱分裂的果蠅神經(jīng)干細(xì)胞——成神經(jīng)細(xì)胞上。從這些果蠅中獲得的信息同樣適用于其他生物體例如哺乳動(dòng)物的有絲分裂細(xì)胞。
“它討論了一個(gè)細(xì)胞生物學(xué)的基本問題即一個(gè)細(xì)胞如何設(shè)置卵裂溝的位置從而導(dǎo)致對(duì)稱或不對(duì)稱分裂方式，”奧勒岡大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所負(fù)責(zé)人、分子生物學(xué)研究所和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所調(diào)查員、Chris Doe實(shí)驗(yàn)室的博士后成員Clemens Cabernard 說。此外研究小組的成員還包括奧勒岡大學(xué)分子生物學(xué)研究所的成員、生物化學(xué)家Kenneth E. Prehoda。
研究小組發(fā)現(xiàn)成神經(jīng)細(xì)胞有著兩種不同的分裂方式，一種是極性復(fù)合物誘導(dǎo)的，另一個(gè)是紡錘體誘導(dǎo)的。
奧勒岡研究小組的成員們?cè)岢隽巳N不同的假設(shè)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為來自紡錘極體的微管伸到皮層，傳遞正/負(fù)信號(hào)確定卵裂環(huán)的位置。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為紡錘體中心的微管伸到皮層導(dǎo)致卵裂環(huán)的組裝（一種由幾個(gè)蛋白組成的復(fù)合體，其中一個(gè)稱之為肌球蛋白（myosin））。第三個(gè)觀點(diǎn)則認(rèn)為兼而有之。過去科學(xué)家們認(rèn)為有絲分裂紡錘體引導(dǎo)卵裂溝的位置。不對(duì)稱分裂細(xì)胞例如果蠅成神經(jīng)細(xì)胞生成不對(duì)稱紡錘體則能夠?qū)⒙蚜循h(huán)定位在不對(duì)稱的位置，而對(duì)稱分裂細(xì)胞則構(gòu)建了對(duì)稱的紡錘體。
“我們發(fā)現(xiàn)了卵裂溝在不對(duì)稱位置定位的新機(jī)制,” Cabernard說：“首先，我們通過成組實(shí)驗(yàn)方式，排除了卵裂溝完全依賴對(duì)稱或是不對(duì)稱有絲分裂紡錘體定位的觀點(diǎn)。”
研究人員首先使用了缺乏星狀微管的突變體，微管從紡錘極體伸向皮層，用動(dòng)態(tài)圖觀察卵裂溝的變化，發(fā)現(xiàn)卵裂溝仍然處于不對(duì)稱位置。
然后，研究者用靶向藥物去除紡錘體，通常在這種條件下細(xì)胞會(huì)停止分裂，研究人員使用遺傳技術(shù)使得這些細(xì)胞啟動(dòng)細(xì)胞分裂。令人驚訝地是，研究者發(fā)現(xiàn)參與卵裂溝構(gòu)建的蛋白以不對(duì)稱方式定位，將卵裂溝定位在了不對(duì)稱位置就像野生型成神經(jīng)細(xì)胞一樣。“雖然細(xì)胞分裂不能完成，細(xì)胞分裂點(diǎn)卻被準(zhǔn)確標(biāo)記，”Cabernard說：“這告訴我們存在一條不依賴紡錘體的機(jī)制。”
在第三組試驗(yàn)中，研究小組使用遺傳突變體旋轉(zhuǎn)成神經(jīng)細(xì)胞的有絲分裂紡錘體，改變紡錘體定位信號(hào)。有趣的是研究小組發(fā)現(xiàn)這樣形成了兩個(gè)卵裂溝，但只有一個(gè)與有絲分裂紡錘體的新定位一致，從而證實(shí)了有紡錘體非依賴性的信號(hào)存在。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)揭示一種人類和小鼠神經(jīng)干細(xì)胞分裂相關(guān)的皮層蛋白是卵裂溝不對(duì)稱定位必需的。
研究人員在試驗(yàn)中密切觀察了一種標(biāo)記蛋白myosin。Cabernard說當(dāng)細(xì)胞開始分裂時(shí)，紡錘體是對(duì)稱的，myosin標(biāo)記向基底皮層分離，以不對(duì)稱方式定位。細(xì)胞分裂后小的細(xì)胞則轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。
從前Cabernard 和 Doe證實(shí)如果果蠅成神經(jīng)細(xì)胞在非正常情況下以對(duì)稱方式分裂可生成兩個(gè)成神經(jīng)細(xì)胞。研究人員認(rèn)為干細(xì)胞卵裂溝的定位確定了是否會(huì)生成所需要的神經(jīng)元。在小鼠神經(jīng)細(xì)胞中同樣觀察到相似的結(jié)果。
來源：生物網(wǎng)