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在有丝分裂过程中，染色质凝缩和解聚的分子机制尚不明确。为探究此问题，研究人员开展了关于 DEAD-box 解旋酶 eIF4A1/2 在该过程中作用的研究。结果发现 eIF4A1/2 是关键因子，影响染色质解聚及周边层。这一研究为理解有丝分裂提供了新视角。
在细胞的奇妙世界里，有丝分裂就像一场精心编排的舞蹈，染色体有条不紊地进行着凝缩和解聚，确保遗传物质准确无误地传递给子代细胞。然而，这场 “舞蹈” 背后的精确分子机制，却如同隐藏在迷雾中的宝藏，一直未被完全揭开。目前，虽然细胞周期调控网络驱动有丝分裂进入和进展，以及纺锤体功能相关的微管动力学和组织变化已被深入研究，但有丝分裂期间染色质结构的改变却知之甚少。为了探寻这一神秘领域，德国 RWTH Aachen University 医学院生物化学与分子细胞生物学研究所的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解有丝分裂过程提供了全新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法。在体外实验方面，利用非洲爪蟾卵提取物和有丝分裂染色质簇构建了细胞无细胞检测体系，通过免疫耗竭、添加重组蛋白等操作，研究染色质解聚过程；在体外相分离实验中，观察相关蛋白和 RNA 形成的液滴情况。在细胞实验方面，通过转染、RNA 干扰（RNAi）技术调控基因表达，运用活细胞成像技术对细胞进行实时监测，分析有丝分裂进程中染色质的变化 。
研究结果如下：
- eIF4A1/2 对染色质解聚至关重要：研究人员在细胞无细胞检测体系中发现，免疫耗竭翻译起始因子 eIF4A1/2 会阻碍染色质解聚，添加重组 eIF4A1 或 eIF4A2 可恢复解聚，而添加 eIF4A3 则无此效果。在 HeLa 细胞中，通过 siRNA 介导下调 eIF4A1 表达，会延长细胞在末期的时间，减缓染色质解聚动力学；同时下调 eIF4A1 和 eIF4A2，效果更明显。且这种影响独立于翻译过程，因为翻译抑制剂不影响染色质解聚，下调 eIF4A1/2 也不影响其他 eIF4F 复合物成员的表达。
- eIF4A1/2 下调影响 perichromatin 层：有丝分裂染色体被 perichromatin 层覆盖，该层由 RNA 和蛋白质组成，对染色体的个体化至关重要。研究发现，下调 eIF4A1/2 会导致 mitotic chromosomes 表面 RNA 信号在中期、后期和末期均降低，同时 perichromatin 层中 DDX18、DDX27 等蛋白信号减弱，且出现胞质定位；CCDC137、Ki-67 等蛋白也出现定位异常，表明 eIF4A1/2 下调影响了 perichromatin 层，尤其是在有丝分裂后半段。
- eIF4A1 结合到有丝分裂染色体加速染色质解聚：在有丝分裂期间，eIF4A1/2 分布于细胞质，被排除在有丝分裂染色体之外。研究人员通过构建带有核定位信号（NLS）的 eIF4A1-EGFP-NLS，发现其能略微增强染色质解聚速率。利用 rapamycin 依赖的 FRB 和 FKBP 相互作用，将 eIF4A1、eIF4A2、eIF4A3 等蛋白 tethering 到有丝分裂染色体上，结果显示 eIF4A1/2/3 均能增强染色质解聚，且该过程不依赖于 eIF4F 复合物的其他成员 。
- eIF4A1 分解 RNA - 解旋酶凝聚物：有研究表明 DEAD - box 解旋酶是相分离的关键调节因子，perichromatin 被认为是 RNA 和蛋白质的相分离区室。研究人员通过体外实验发现，eIF4A1/2/3 不能形成 RNA - 蛋白质凝聚物，mCherry - eIF4A1 也不富集在 DDX18、DDX21 和 DDX27 形成的液滴内，但会使这些液滴出现频率降低。增加 eIF4A1、eIF4A2、eIF4A3 的浓度可导致 RNA - DDX18 液滴溶解，其中 RNA 结合对液滴溶解至关重要，而 ATPase 活性并非必需。
研究结论和讨论部分指出，eIF4A1/2 在有丝分裂中具有此前未被认识的功能，独立于其在翻译起始中的经典作用。它作为 RNA 伴侣，通过促进 RNA 的流动性，防止 RNA 被困在胞质 RNA 液滴中，促进其参与 perichromatin 层的形成和维持，从而在染色质解聚过程中发挥关键作用。eIF4A1/2 对染色质解聚的影响具有重要意义，为深入理解有丝分裂的分子机制提供了关键线索，也为相关疾病的研究和治疗提供了潜在的靶点。但目前仍有一些问题有待进一步研究，例如 eIF4A1/2 是否对特定类型的 RNA 或染色质表面的 RNA 结构有偏好，以及 perichromatin 层 RNA 的一般性质等。这些问题的解决将进一步完善我们对有丝分裂过程的认识 。
