港大团队发现细胞分裂新机制,香港大学揭细胞

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摘要:中新网5月8日电据香港《星岛日报》报道,日前,香港大学生物科学学院研究团队发现,一种名为“着丝粒”核糖核酸所制的非编程RNA,对稳定染色体分裂,以确保遗传密码代代相传至

中新网5月8日电 据香港《星岛日报》报道,日前,香港大学生物科学学院研究团队发现,一种名为“着丝粒”核糖核酸所制的非编程RNA,对稳定染色体分裂,以确保遗传密码代代相传至关重要,或有助深入研究癌细胞病变及先天性疾病。

阮永怡指,着丝粒RNA在能确保染色体平均分裂,令遗传密码代代相传。

唐氏综合征又称“21-三体综合征”,是最常见的严重出生缺陷病之一,大部分是由于母亲卵子的第21号染色体发生不分离现象所造成的。 近期,科学家们发现,这一异常与染色体上的关键结构——着丝粒有关!

生物科学院助理教授阮永怡介绍,为了使遗传密码能代代相传不变,细胞每一次分裂时都须把染色体平均、准确地分配至两个子细胞中,若分配错误,会导致流产、癌症或遗传病,而分裂过程由名为“着丝粒”的DNA负责。着丝粒DNA会作为模板,制造出的着丝粒RNA,对染色体的稳定性至关重要。

脱氧核醣核酸的染色体由编码核糖核酸及非编码RNA组成,前者能建构成蛋白质,并储存着人类的遗传密码,因此亦被称为基因;后者因不带任何讯息,过往被生物学家认为是「垃圾」。香港大学生物科学学院研究团队发现,其中一种RNA对稳定染色体分裂,以确保遗传密码代代相传至关重要。生物科学院助理教授阮永怡称,RNA是「着丝粒DNA」的组成部分,故被称为「着丝粒RNA」,「当着丝粒RNA出现异常时,会导致染色体增加或减少,或出现细胞变异,引发先天性唐氏综合症、癌症等疾病。」研究第一作者、博士后研究员凌翊轩指,发现有助生物科学家更了解癌症成因,并作为早期检测或观察肿瘤恶化程度的指标,「未来会继续深化研究着丝粒RNA的运作机制。」研究获刊登于《美国国家科学院期刊》。记者:袁嘉咏

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阮永怡指,团队在与人体细胞分裂机制类近的芽殖酵母染色体中,加入红色基因,并操作其着丝粒RNA的多寡,发现不管着丝粒RNA数量高于或低于正常水平,都会令酵母无法把带有颜色基因的染色体,正确分裂至子细胞,“研究证实着丝粒RNA的数量,会影响着丝粒功能。”

11月15日,《Genome Research》期刊最新发表了一篇题为“Rapid molecular assays to study human centromere genomics”文章,揭示了一种研究着丝粒基因组的新技术,且找到最常见出生缺陷——唐氏综合征背后的致病机理。

“未来会继续深化研究着丝粒RNA的运作机制,如什么蛋白质会影响着丝体RNA。”研究第一作者、博士后研究员凌翊轩指,发现将有助生物科学家更了解癌症成因,若癌细胞会于血液中释放高水平的着丝粒RNA,就能成为早期检测或观察肿瘤恶化程度的指标。

“最新研究让我们有机会了解到着丝粒的动态,以及这些DNA序列在进化、疾病过程中是如何变化的。” 文章作者、密歇根大学的内科医学助理教授Rafael Contreras-Galindo表示,“有了这些成果,我们能够探究着丝粒DNA不稳定对其功能的影响。”

研究获刊登于《美国国家科学院期刊》,并获国际生物及医学专业文献评分组织F1000Prime推荐,认为其研究在着丝粒生物学领域具有特殊的意义。

1着丝粒

真核细胞的每一条染色体都具备一个着丝粒,它位于染色体的中心位置,是引发出生缺陷、癌症和其他细胞分裂异常相关疾病的关键“嫌疑犯”。

着丝粒是将复制的染色体得以均等分配到子细胞的关键。为了完成这一过程,分裂的细胞会形成纺锤体,并于每一条染色体的着丝粒相连。当细胞分裂时,纺锤体收缩,在着丝粒的作用下,染色体的两条姐妹染色单体分开。一旦着丝粒不稳定,染色体很有可能难以“一分为二”,从而导致子细胞携带异常数量的染色体。

绝大多数生物的着丝粒都是由高度重复的串联序列构成的,这一特殊性增加了测序和研究的难度。

2新技术

威尼斯国际平台app ,现在,密歇根大学的研究团队开发了一种新技术,将原先复杂、耗时的着丝粒DNA分析过程升级为一项快速、简易的任务。这一改变可以加快对着丝粒相关疾病的研究。

一开始,研究团队并没有直接研究着丝粒。内科学教授David Markovitz和团队最初更想了解隐藏在基因组中的病毒DNA。这些人类内源性逆转录病毒已经在人类的基因组中潜伏多年,并代代相传。

研究团队曾在艾滋病患者的血液中找到了一种未知的人类内源性逆转录病毒RNA。而且,这些病毒RNA位于某些染色体的着丝粒边缘区域。他们将病毒命名为K111和K222。其中,K111被发现存在于15条染色体的着丝粒序列中,且每一个都发生了轻微的改变。这表明,随着时间,着丝粒的遗传物质会交换至其他染色体上。

以病毒序列为切入点,研究人员借助PCR快速、简易地识别出细胞内几乎所有染色体的着丝粒,并在半小时内分辨出它们。最终,他们成功构建了23条染色体(除19号染色体之外的所有常染色体,以及X、Y染色体)着丝粒的DNA重复模式。

3探索与唐氏综合征的关联

研究团队以唐氏综合征为切入点,比较了正常人与患者之间着丝粒基因组的差异。结果显示,对于唐氏综合征患者而言,其21号染色体存在很大的不稳定性——着丝粒DNA出现丢失和重排。因此,研究团队提出假说:着丝粒的不稳定,导致患者分配到的染色体数量异常。

而且,相比于正常人,唐氏综合征患者体内一种关键蛋白(与着丝粒DNA结合、协助纺锤体附着结构形成)的表达量异常高。

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