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缺少单个分子细胞世界是空的

2019-06-17 09:28:37 • 来源：

细胞通过复制自身繁殖：它们生长，复制它们的组分，最后分成两部分。许多疾病与细胞分裂缺陷有关;癌症就是其中之一。因此，理解进行这种分裂的机制对于寻找癌症治疗至关重要。瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员与维也纳生物中心(VBC)的IMBA-分子生物技术研究所和纽约的威尔康奈尔医学院合作，特别关注ESCRT的作用。蛋白质，负责切断细胞膜。这些蛋白质以螺旋状聚集，逐渐导致膜的裂解，螺旋在Vps4分子的帮助下不断自我更新。如果没有这种分子，更新就会停止，最终防止膜被切断。这项研究在期刊上有报道自然细胞生物学，揭示了抗击癌症和艾滋病毒的新亮点，这两者都依赖于细胞分裂。

缺少单个分子细胞世界是空的

在之前的研究中，由UNIGE科学系生物化学系的AurélienRoux教授领导的研究小组发现，ESCRT蛋白以螺旋形式组装，这种结构在生物体产生的多种形式中是独特的。丝状蛋白质。为何这种独特的形式?细胞分裂期间，细胞在其中心收缩以分离两个子细胞。在这个阶段结束时，称为胞质分裂，细胞之间仍然存在一个非常薄的环节，一层质膜 - 细胞的皮肤 - 被称为“细胞质桥”。由ESCRT蛋白质形成的螺旋缠绕在该管的内表面上并收缩它以便切断它，这称为脱落阶段。Roux教授的团队表明，这些螺旋表现得像手表的弹簧，这表明ESCRT蛋白质组装得越多，压缩得越紧密。

在体外和体内同时进行的研究

在发现为什么这些分子以螺旋形组装后，UNIGE研究人员检查了装配的动力学。到目前为止，科学家们认为它们像乐高积木一样聚集，蛋白质逐渐添加到结构中，而不会离开它。在这项新研究中，生物化学家能够使这一假设无效。为此，他们与维也纳生物中心IMBA的Gerlich小组联手，在体内(维也纳科学家的部分)和体外(日内瓦科学家的部分)同时进行实验。

“在我们这边，我们通过在我们用脂质产生的扁平人工膜上分离它们来观察ESCRT蛋白的动态，我们在其上放置了ESCRT蛋白复合物，”UNIGE研究科学家Nicolas Chiaruttini解释道。“与我们的想法相反，蛋白质不会形成刚性固定的螺旋那是压缩的;相反，蛋白质不断更新，以恒定运动形成柔软，可移动的螺旋。“使用新的成像技术，由纽约的Simon Scheuring领导的团队与UNIGE团队合作，能够直接观察动力学生物化学家指出，如果没有Vps4分子，这是ESCRT蛋白复合物不可或缺的一部分，那么这种更新就不会发生。“Vps4以聚合物结构中的分子分解着称，”AurélienRoux说。“因此，它是切断膜的必不可少的成分，因为它能够促进螺旋的更新。“

值得注意的是，维也纳的研究人员得出了完全相同的结论。“在我们对运动细胞的观察中，Vps4被发现是螺旋体更新的必要条件，”IMBA-VBC研究员Beata Mierzwa解释道。更重要的是，该团队观察到Vps4的缺失或失活在50%的病例中抑制了细胞分裂，并且在其他50%中显着延迟了。因此，Vps4和ESCRT的不断更新似乎对于脱落至关重要。“很少能够同时在体内和体外进行实验，而且结果重合的事实牢固地确立了我们的研究。”

另一种治疗癌症和艾滋病毒的方法

癌症的特征在于患病细胞的过度增殖。通过阐明Vps4分子在细胞分裂中的作用，研究人员已经找到了解密机制，可以作为新的治疗方法，例如，可以直接阻断ESCRT蛋白更新，从而预防疾病的增殖。类似地，当细胞被人类免疫缺陷病毒感染时，病毒颗粒从膜上发芽，然后最终从膜上脱落以感染其他细胞。病毒还必须切断细胞膜以释放并传播疾病 - 这一阶段也是由ESCRT蛋白质进行的。同样，靶向Vps4分子可以防止病毒离开受感染的细胞。

基础研究的主要作用不是找到治疗癌症或艾滋病的新药物，而是通过了解ESCRT和Vps4如何参与细胞分裂和病毒复制，“提供治疗这些疾病所必需的知识，以及有关潜在相互作用的线索处理之间“，AurélienRoux总结道。

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