'冰雹玛丽'机制可以拯救染色体严重受损的细胞

对细胞生命至关重要的DNA被包装在染色体中，并且存在各种检查点，修复机制和其他细胞保护措施以在细胞生长和分裂期间维持染色体的完整性。然而，这些保护措施可能会失败，细胞可能会发现自己试图分裂成两个子细胞，其中一个松散的染色体片段从一条破损的染色体上漂走。

威廉·沙利文称这是一个“最糟糕的情况”。潜在的后果包括细胞死亡或癌细胞失控。但是，加州大学圣克鲁兹分校，细胞和发育生物学教授沙利文已经发现这个细胞还有另外一个技巧来拯救破碎的染色体。

沙利文实验室发表在6月5日出版的“细胞生物学杂志”上的最新研究结果揭示了一种显着机制的新方面，这种机制通过细胞分裂过程携带破碎的染色体，从而可以在子细胞中修复和正常运作。沙利文一直在果蝇Drosophila melanogaster中研究这一过程。他的实验室创造了一种苍蝇，其中由于DNA切割酶的表达，破碎的染色体很常见。

“我们有苍蝇，其中80%的细胞在DNA中有双链断裂，苍蝇很好，”他说。“电池有这种惊人的机制，就像冰雹玛丽通过，时间不多了。”

该机制涉及产生DNA系链，其作为生命线以保持破碎的片段与染色体连接。强大的新显微镜技术使研究人员能够观察活细胞的整个过程，明亮的荧光标签突出显示染色体和其他细胞成分。

当细胞分裂时，它复制其染色体，为每个子细胞制作一组。细胞核周围的膜，使染色体与细胞的其他部分分开，分解。然后两组染色体排列并分离到细胞的相对侧，被称为纺锤体的微管结构拉开。在每组染色体周围形成新的核膜，新细胞膜将两个子细胞分开。

沙利文的研究表明，染色体片段不会与其他染色体分离，而是在新形成的核膜关闭之前被拉入。“DNA系链似乎可以阻止核膜封闭，然后染色体片段在最后一刻才会滑入，”沙利文说。

然而，如果这种机制失败，并且染色体片段留在细胞核外，后果是可怕的。该片段形成具有其自身膜的“微核”，并且变得易于对其遗传物质进行大量重排，然后可以在下一次细胞分裂期间将其重新掺入染色体中。微核和基因重排常见于肿瘤细胞。

“我们希望了解阻止这种情况发生的机制，”沙利文说。“我们目前正在鉴定负责产生DNA系链的基因，这可能成为下一代癌症治疗的新靶点。”

沙利文刚刚从国家普通医学科学研究所获得了一份为期四年，150万美元的新资助，以继续这项研究。

研究生Travis Karg是新论文的第一作者，该论文表明纺锤体微管在驱动染色体片段的延迟分离中起着重要作用。除了沙利文之外，其他共同作者还是加州大学旧金山分校的Mary Williard Elting和Sophie Dumont以及加州大学圣克鲁兹分校的Hannah Vicars。这项工作得到了美国国立卫生研究院的资助。

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