对细胞桥梁的新见解揭示了发育和疾病

生物体内的大多数细胞复制其内容物，并通过细胞分裂过程物理分离成新的细胞。但是在许多物种中，生殖细胞，那些变成卵子或精子的细胞，并没有完全分离。它们通过称为环形运河的小桥保持相互连接并聚集在一起。

在一项新的研究中，耶鲁大学的研究人员首次揭示了果蝇中的生殖细胞是如何形成这些环管的，他们说这一发现将为广泛共享的发育特征和细胞分裂被破坏的疾病提供新的见解。

研究结果于9月<>日发表在《发育细胞》上。

科学家们已经观察到所有类型物种的雄性和雌性生殖细胞中的环形管，从海绵和果蝇等更简单的生物到更复杂的动物，如小鼠和人类。研究人员说，虽然它们的目的尚未完全理解，但有证据表明环形管对细胞发育很重要。

“例如，在雌性果蝇中，需要环形管来生长功能性卵母细胞，即发育中的卵细胞，”耶鲁大学医学院遗传学教授，新研究的资深作者Lynn Cooley说。“如果你阻塞环形运河，雌性苍蝇会长得很小，卵很小，无法繁殖。

但环形运河是如何形成的尚不清楚。

为了更好地了解它们的形成，研究人员使用了实时成像方法。他们用荧光分子标记果蝇中的几种环管蛋白，并使用显微镜观察这些蛋白质在雄性和雌性生殖细胞中随时间的变化。

“当我们这样做时，我们看到了我们称之为种系中体的结构的最初迹象，”Cooley实验室的博士后研究员，该研究的主要作者Kari Price说。

中体是在细胞分裂过程中形成的结构，其作用之一是在过程结束时募集切断细胞所需的分子。在这项研究中，研究人员发现，在果蝇生殖细胞中形成了一个异常大的中体，停留了大约20到30分钟，然后，不是开始完全分离，而是经历了从球体到环的戏剧性重塑。然后，这些中体环成为连接兄弟细胞的稳定环管。

研究人员还在淡水息肉和小鼠中发现了这种从中体到环管的过渡，这表明这是在整个进化过程中一直保留下来的特征。

“看到这个固体，小物体变成一个环 - 以前从未在完整的活细胞中观察到过。对我们来说，这是非常引人注目的;这是一个'啊哈时刻'，“库利说。“除了果蝇之外，很难在任何东西中发现这一点。这项研究是一个很好的例子，说明像果蝇这样的模型系统对于理解发育的基本机制至关重要。

研究人员说，除了是了解环管功能和形成的重要一步外，这项新发现还可能深入了解在各种物种的典型发育中发生的不完全细胞分裂以及涉及不完全细胞分裂的疾病，如结直肠癌，霍奇金淋巴瘤和一些免疫缺陷综合征。

这些发现也可能帮助科学家了解进化的开端。

“有一些非常原始的生物，当它们分裂时，会产生附着有持久细胞桥的菌落，就像我们在生殖细胞中看到的那样，”库利说。“也许这种将兄弟姐妹细胞保持连接在菌落或簇中的方式是多细胞进化发生的开始，也许生殖细胞反映了这一点。

展望未来，研究人员的目标是确定驱动生殖细胞保持连接的机制。

“在目前的这项研究中，我们看到阻断一种叫做香橼激酶的酶延迟或阻止了中体到环管的过渡，”Price说。“因此，我们正在更深入地研究香橼激酶，以了解它在分裂过程中在这些细胞中究竟在做什么。