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达特茅斯学院的研究人员已经揭示了关键蛋白质在每分钟发生在人体内的数百万细胞分裂过程中的作用。该研究描述了蛋白质动力蛋白产生的两种独立但协调的牵拉作用，确保人类和其他生物体的健康细胞分裂。
达特茅斯研究首次表明，动力蛋白在有丝分裂过程中采用“侧向”和“末端”力量来完成其工作。该研究还表明，动力蛋白根据蛋白质在细胞内的位置选择激活哪种机制。
该研究发表在eLife杂志上，专注于面包酵母中的动力蛋白，这种生物体具有与人体功能相似的细胞。该研究增加了对细胞繁殖相关机制的理解，并揭示了使研究人员感到困惑的细胞层面的谜团。
“近二十年来，研究人员一直在理解为什么动力蛋白在酵母中的表现不同，”达特茅斯生物科学教授Wei-Lih Lee说。“蛋白质双重作用的发现解决了这个问题，使我们能够更多地了解细胞分裂过程中对动力蛋白的调节。”
动力蛋白 - 被称为“古代运动蛋白” - 因其在将神经末梢的废物运回脊髓细胞体中的作用而广为人知。该蛋白质对于胚胎发育和皮肤基底层中干细胞的稳定维持等过程也是必不可少的。
在细胞分裂期间，动力蛋白定位有丝分裂纺锤体，这是一种允许细胞分离遗传物质的复杂装置。一旦纺锤体通过动力蛋白排列，DNA就会均匀分布，两个子细胞可以存活。
“正确定位有丝分裂纺锤体对于获得健康的细胞绝对是必不可少的，并且它是执行该任务的动力蛋白，”该研究的第一作者，研究生研究助理Safia Omer说。
为了完成它的工作，动力学使用两种截然不同的拉动机制。这些机制中的第一个，“侧向拉动”，向有丝分裂的主轴施加侧向力，类似于拉动绳索的侧面。第二种机制是“端接”拉动，从其末端拉出主轴，类似于木材削片机在原木中拉动的方式。这种端部拉动动作也会对主轴的运动施加制动，并使其精确地设定在正确的位置。
在达特茅斯研究之前，研究人员不确定为什么动力蛋白似乎更喜欢一种机制而不是另一种机制，这取决于它所处的生物体。
“我们感到困惑的是为什么'终止'拉动作用似乎不存在于酵母中，但它实际上确实存在。它一直在逃避发现，因为这种机制只存在于短时间内小区位置很小，“李说。
除了发现动力蛋白的这种双重作用外，达特茅斯的研究表明，当蛋白质位于细胞膜的两侧时，蛋白质仅激活“侧向”拉动，当它位于细胞膜的顶点时从蛋白质的末端拉出。细胞。此外，该研究揭示了称为内质网的细胞结构在调节动力蛋白行为方面的意外作用。
根据该研究，动力蛋白的作用在产生不对称子细胞时是最重要的，其中一个转化为组织细胞而另一个转变为干细胞。如果突变导致动力蛋白不正确地定位心轴，则子细胞将具有异常的命运，导致皮肤癌或“平滑脑”疾病的疾病。
“像这样的基础科学是对未来的投资，”达特茅斯大学的本科生塞缪尔格林伯格说道，他协助研究。“了解这些过程可以让研究人员制定候选药物，以针对该途径中的特定问题。”
未来的研究将集中在动力蛋白如何从一种牵引机制转换到另一种牵引机制以控制细胞分裂的关键过程。
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