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在细胞分裂过程中发现新的染色体分离机制

2019-01-02 09:42:09 • 来源：

当细胞分裂时，染色体需要在子细胞之间均匀分离。这种均等的染色体分布对于准确地将遗传信息传递给下一代非常重要。另一方面，染色体异常分离可导致细胞死亡(细胞凋亡)或唐氏综合症和癌症等疾病。为了使染色体等分，首先必须将丝状纺锤体纤维与染色体的特定区域(着丝粒)结合。为了使纺锤体纤维正确连接，染色体的一部分必须具有称为异染色质的特殊结构。但是，形成这种结构的机理尚未充分阐明。

在细胞分裂过程中发现新的染色体分离机制

熊本大学，大阪大学和日本国立基础生物学研究所的联合研究使用裂殖酵母来证明一些称为“内含子”的RNA序列促进了异染色质结构的形成。由于内含子通常在转录后从RNA中切除，并且在基因起作用时不存在，因此认为它们没有特别的用途。然而，这项研究发现，内含子具有在染色体分离过程中对生物极其重要的功能。预计该发现将导致澄清由染色体数量异常引起的疾病的发展机制，例如唐氏综合症。

染色体着丝粒是染色体运动和精确分离的必要区域，其中动粒结构形成与纺锤体纤维的连接。裂殖酵母和人着丝粒的染色体DNA形成异染色质结构，其中转录在紧密折叠状态下被抑制。已知异染色质结构的形成对于染色体着丝粒上的动粒形成是必需的。

在该分析中使用的裂殖酵母是单细胞真核生物，并且通常用于研究作为分子生物学中的模式生物，因为它易于遗传操作以用于突变菌株的分析。此外，40%的裂殖酵母基因具有内含子，相比之下其他酵母中约4%的基因，使其与人类最相似，因为大多数人类基因具有内含子。有趣的是，从染色体着丝粒转录的裂殖酵母中的非编码RNA(不产生蛋白质的RNA)对于在着丝粒本身中形成异染色质是必需的。

高等真核生物的大多数基因，例如人类，不像在大肠杆菌(Escherichia(E.)coli)中看到的那样顺序编码遗传信息。它们被内含子打断了。这些内含子序列从DNA转录为RNA，然后在细胞核中切除(剪接反应)。这就是为什么内含子序列传统上被认为是没有遗传信息的无意义序列的原因。

Tokim Tani教授在熊本大学的研究小组发现，蛋白质Prp16中的一个突变参与了剪切内含子序列的剪接反应，因此在细胞分裂过程中不可能准确地分离染色体。他们研究了为什么剪接突变体显示染色体分离异常，并发现剪接突变菌株通常不会在染色体着丝粒区域形成异染色质。然后他们分析了剪接突变株中着丝粒异染色质形成异常的原因，表明不可翻译RNA中的内含子是从染色体着丝粒转录而来的，人工去除内含子诱导了异染色质形成的异常。此外，

该研究首次揭示了内含子序列，最初被认为是在基因表达过程中通常被去除的无用序列，具有控制染色体着丝粒中异染色质形成的重要功能。“我们还发现，剪接因子表达的抑制会导致染色体分离异常 在人类细胞中，并澄清了人类存在类似机制的可能性，“Tani教授说。”这项研究的结果有望用于阐明由染色体数量异常引起的疾病发生的机制，如唐氏综合症，可能导致未来的治疗。“

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