尖端成像技术揭示细胞分裂的秘密

哥本哈根大学生物技术研究与创新中心 (BRIC) 的新组长兼副教授 Fena Ochs 进行的一项研究深入研究了细胞分裂的复杂世界。这项发表在《科学》杂志上的研究揭示了粘连蛋白的作用，粘连蛋白是一种重要的蛋白质复合物，有助于在细胞分裂过程中忠实地分离遗传物质。

细胞分裂是生命的基石，它将单个细胞转变为我们周围看到的复杂生物体。然而，这个过程本身是分子相互作用的微妙舞蹈，特别是在两个子细胞之间精确划分遗传物质，然后分成四个、八个、十六个细胞等的任务。复杂的编排是由粘连蛋白精心策划的，粘连蛋白是一种蛋白质复合物，它形成一个环，将相同的染色体保持在一起，直到分裂的那一刻。

研究小组使用尖端的超分辨率显微镜，放大人体细胞，以前所未有的细节水平可视化粘连蛋白复合物。通讯作者副教授奥克斯解释说，他们的发现是引人注目的：不同的粘连蛋白复合物群体，每种复合物在我们的细胞中都发挥着特定的作用。

“这一突破不仅增进了我们对细胞分裂的基本理解，而且还为许多其他研究领域带来了希望。通过展示单分子超分辨率成像的力量，这项研究为以最小的成本研究自然环境中的生物过程打开了新的大门。干扰，”她说。

具体来说，该研究揭示了细胞内存在多个粘连蛋白复合物群。发现的凝聚群体之一是负责姐妹染色单体凝聚的群体，这是细胞分裂过程中健康新细胞生成的关键过程。第二群包括负责环挤出的粘连蛋白。环挤压是压缩 DNA 以适应细胞并促进遗传元件之间重要相互作用的过程。

微观细胞过程的惊人细节水平

研究小组使用的技术基于一种称为结构照明显微镜的超分辨率显微镜，研究人员现在进一步开发了这种技术，用于单分子水平的定量成像。奥克斯说，通常情况下，研究人员会分解细胞，以便研究它们内部的过程。

“通过我们新的显微镜方法，我们现在有机会以令人难以置信的高分辨率对完整细胞中的分子过程进行成像，并且不会对它们造成太多干扰。我们刚刚获得了新的显微镜，所以这只是一个开始。”

虽然这项研究是在发明该技术的牛津大学进行的，但奥克斯现在在 BRIC 和 UCPH 成立了自己的研究小组，她也刚刚在那里建立了该技术。

尽管粘连蛋白于 1997 年被发现，但研究其作用机制仍然具有挑战性。这项新研究代表了在分子水平上理解粘连蛋白功能的复杂性方面的重大进展。

展望未来，研究小组正在探索他们的发现的影响。通过研究不同粘连蛋白群体在细胞中的作用，他们试图揭示粘连蛋白相关疾病的潜在机制，并可能为新的治疗发明铺平道路。

Ochs 周围的团队对研究一种罕见的遗传性疾病特别感兴趣，这种疾病被称为 Cornelia de Lange 综合征 (CdLS)，该病在普通人群中的发病率为 1:10.000–1:30.000。由粘连蛋白突变引起的 CdLS 患者并不表现出姐妹染色单体粘连缺陷，而是表现出其他粘连蛋白相关过程的缺陷，研究人员现在可以使用他们的新型显微镜方法在分子水平上开始了解这些缺陷。

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