細胞生物學家托馬斯·馬雷斯卡(Thomas Maresca)和馬薩諸塞州大學阿默斯特分校的高級研究員Vikash Verma說,，他們首次在動物細胞中直接觀察到并記錄了一種稱為分支微管成核的途徑,，該途徑是細胞分裂中成像的一種細胞分裂機制。提取物和植物細胞,，但未在動物細胞中直接觀察到,。詳細信息刊登在本月的《細胞生物學雜志》上。

在美國國立衛(wèi)生研究院國立普通醫(yī)學科學研究所的支持下,，研究人員著手研究果蠅細胞的特定細胞分裂機制,，即Verma所說的“忠實和完全分裂的規(guī)則”。特別是,，他們想了解稱為微管的結構如何幫助定義細胞在分裂過程中分裂成兩半的位置,。

馬雷斯卡解釋：

由于顯微鏡使觀察細胞分裂成為可能，但是已經非常強烈地觀察了40或50年,，因此對此進行了長期的研究。告訴細胞在哪里分裂的線索是什么?細胞如何知道將分割平面放置在哪里?這是有絲分裂的最終結論,，即細胞實際分為兩部分,。”

在正常的細胞分裂中，染色體排列在細胞中心附近,，在那里稱為紡錘體的結構通過與稱為動粒的橋狀結構相互作用來對齊每個染色體的拷貝,。當所有染色體對齊后，微管像拉鏈一樣將染色體拷貝拉開,。然后,，該細胞在位于分離的染色體之間的位置處進行物理分裂，以產生兩個子細胞,，每個子細胞具有基因組的完整副本,。

Maresca說，在對通常被稱為納米級高速公路的微管進行成像時,，生物學家注意到用于定位分割平面的空間提示需要微管,。“它們長大后會觸及細胞膜的邊緣。Vikash發(fā)現(xiàn)，管子的生長尖端,，即觸及膜的'正端',，對細胞說，'這是分裂的地方,。' 調節(jié)蛋白被募集到正好進入齒輪末端的接觸位點,，一個全新的途徑組裝了一個環(huán)，該環(huán)將像錢包一樣收縮,，將一個大細胞分裂成兩個較小的細胞,。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，定時也起作用,。Maresca說：“似乎所有的微管尖端都具有觸發(fā)錢包-弦通路的特殊能力,，但是隨著時間的流逝，某些事情會發(fā)生變化,，只有細胞中間的尖端才能保持這種能力,。” 在談到2月份在eLife上發(fā)表的工作時，他補充說：“我們發(fā)現(xiàn)我們認為對于細胞如何定位其分裂平面非常重要的空間線索,。

Verma說,，由于在整個細胞中同時有許多微管在生長和收縮，因此通常無法可視化細化細胞分裂過程中微管的行為,。“這就像許多高速公路在紡錘體中的相同位置和時間匯合,。它看起來像是洛杉磯的高速公路地圖。” 但是,，通過使用一種稱為全內反射熒光(TIRF)顯微鏡的強大技術,，Verma可以更輕松地可視化單個微管的動態(tài)特性。馬雷斯卡補充說：“我們從緊張的洛杉磯交通擁堵變成了周日在鄉(xiāng)間小路上開車,。”

那是他們目睹分支的時候,。使用多色TIRF顯微鏡，研究人員現(xiàn)在可以清楚地看到并定量定義分支微管成核過程,。據(jù)他們所知,，這從未在動物細胞中實時顯示過。Verma回憶說：“這非常令人興奮,。”

馬雷斯卡說：“當您眼前看到如此美麗的事物時,，只需遵循它即可。該項目最初是對細胞如何定義其分裂位置的研究,，但是我們經常如此清晰地看到這種分支現(xiàn)象,，以至于我們我意識到我們必須更加仔細地研究它，我們認為您不可能在果蠅細胞中看到像其他模型系統(tǒng)那樣的分支過程,，它突顯了每個模型系統(tǒng)都有其優(yōu)勢和優(yōu)勢弱點,，在這種情況下,，我們的細胞以及對它們進行成像的階段只是提供了獨特而美麗的鳥瞰圖，實際上,，我們可以實時地看到所有這些事情,。”

一旦他們能夠觀察到細胞中分支核的整個過程，他補充說：“我們知道接下來我們可以'標記'蛋白質,，以不同的顏色調節(jié)該過程,，從而進一步量化現(xiàn)象的基本參數(shù)。突然之間,，我們意識到這是人們第一次看到這種現(xiàn)象在活體動物細胞中發(fā)生,。”

分支成核是基本且保守的，是有絲分裂的重要組成部分之一,，但是很難在其他模型系統(tǒng)中直接可視化,，Maresca指出。“該項目的過程提醒我們,，我們作為科學家所做的一些最激動人心的工作是計劃外的,，特別是對于顯微學家而言，首先是要看到細胞中的某些東西在眼前展開,。