Science发布细胞分裂新机制 解开25年的科学之谜

　　

生物通报道：细胞的分裂是生物生命中最关键的机制。25年前，科学家们就发现细菌能通过在中心位置形成一个Z形环而分裂成两个子细胞，但是一直以来他们都不清楚其中具体的细胞分裂机制。

现在来自哈佛大学等处的研究人员利用先进的显微镜，成功解开了这个谜题，发现了细菌如何做到这一点的：它们似乎能在25分钟内，借助于多个分子“砖（bricklayers）”从外部构建一个新的细胞壁。而且完成出乎意料的是这些“砖”会在“踏车（treadmilling，生物通译）”的指导下，沿着细胞壁内侧移动。而且细胞壁的构建也是从在前面连续移动的支撑结构开始，后面紧跟着就会连续拆卸。这一研究成果公布在2月17日的Science杂志上。

这项研究是通过先进的显微完成，这就需要在细胞壁上加入彩色标签，通过每次仅仅几秒钟的构建材料的颜色变化，研究人员观察到这个不是一个连续的过程，而是每次发生在不同位置的过程。驱动引擎是FtsZ，这种蛋白构建了一个拱形的聚合物，通过一种称为“踏车”的现象移动，其命名来自中世纪的旧踏车。

文章作者，荷兰代尔夫特理工大学Cees Dekker教授解释道：“利用这种踏车，研究人员可以在前端加入一些材料来构建移动，同时从后部去除它们。我们的研究表明，细胞也使用这种现象来建造细胞壁。”

这种细胞壁是在许多协作蛋白的帮助下构建的，其中FtsZ是最重要的部分。

“我们的新发现解决了25年来一直存在的关于FtsZ如何协调细胞分裂的谜题，这种蛋白就像是一种脚手架支持物，整个构建过程就是在其上发生的，但它又不是滚动的脚手架，而是不断地翻新自己的固定脚手架：细胞一直在构建细胞壁过程中形成新的脚手架。构成细胞壁的建筑机器受到脚手架的调控，因此跟随着后者的速度。如果细胞同时有多套不同的脚手架，那么10-15分粥就能构建细胞壁。同时其它蛋白也发挥作用，确保DNA是正确的被分成两部分，还有细胞膜是正确的关闭等等。整个细胞分裂的过程十分迷人。”

通过了解细菌细胞的整个分裂机制，就能为研发新型抗生素带来新的契机，未来我们还需要掌握更多细菌的知识，才能制造出更多的武器对抗多种疾病。

当细胞分裂时，包含我们遗传信息的染色体被分离到两个新的子细胞。在这个过程中如果出现错误，就可能会导致疾病。科学家学家们在实验室里制造了一种人工染色体，来研究细胞是如何自我更新的——一个被称为细胞分裂的过程。该方法允许研究人员研究参与细胞分裂的关键因子，包括形成很多染色体结构的蛋白质，与帮助协调处理这个过程的DNA片段。

近期来自爱丁堡大学的研究人员发现细胞分裂过程会构建出一道保护性的屏障，使着丝粒免于被染色体的其他部分影响，可防止致病性错误的发生。细胞分裂时如何避免致病性错误的产生？一道屏障是关键

（生物通：万纹）

原文检索：

“Treadmilling by FtsZ filaments drives peptidoglycan synthesis and bacterial cell division,”Science, 17 February 2017