圖片來(lái)自洛克菲勒大學(xué)哺乳動(dòng)物細(xì)胞生物學(xué)與發(fā)育實(shí)驗(yàn)室/Science

2017年2月12日/生物谷BIOON/---當(dāng)大多數(shù)細(xì)胞發(fā)生分裂時(shí)，它們僅是產(chǎn)生更多的自己。但是負(fù)責(zé)修復(fù)受損組織的干細(xì)胞面臨著一種選擇：它們能夠產(chǎn)生更多的新的干細(xì)胞，或者分化為皮膚細(xì)胞、肝細(xì)胞或身體內(nèi)幾乎任何一種特定細(xì)胞類型。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)這種關(guān)鍵性的決定取決于作為微小器官樣結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器是否在分裂中的干細(xì)胞內(nèi)正確地分配。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年2月3日那期Science期刊上，論文標(biāo)題為“Coupling organelle inheritance with mitosis to balance growth and differentiation”。

論文通信作者、洛克菲勒大學(xué)羅賓-肯莫斯-諾伊斯坦哺乳動(dòng)物細(xì)胞生物學(xué)與發(fā)育實(shí)驗(yàn)室（Robin Chemers Neustein Laboratory of Mammalian Cell Biology and Development）主任Elaine Fuchs教授說(shuō)，“為了讓身體的組織正確地發(fā)育和自我維持，干細(xì)胞的自我更新和分化必需保持精確平衡。我們的實(shí)驗(yàn)提示著細(xì)胞器（在這項(xiàng)研究中，指的是過(guò)氧物酶體）的定位和分配在控制這種微妙平衡中發(fā)揮著一種意想不到的作用?！?/span>

不對(duì)稱分裂

作為皮膚的外部，表皮給身體提供一種保護(hù)性屏障，而干細(xì)胞位于它的內(nèi)部深處。在發(fā)育期間，干細(xì)胞發(fā)生不對(duì)稱分裂，產(chǎn)生兩個(gè)子細(xì)胞：一個(gè)子細(xì)胞保持自我更新的能力，仍然停留在內(nèi)部，而另一個(gè)子細(xì)胞發(fā)生分化，向往遷移，變成表皮外層的一部分。

通過(guò)研究發(fā)育中的小鼠皮膚，論文第一作者Amma Asare設(shè)計(jì)出一種方法來(lái)鑒定協(xié)助指導(dǎo)保持干性的子細(xì)胞和發(fā)生分化的子細(xì)胞處于平衡的基因。一種特定的蛋白Pex11b引起了她的關(guān)注。它與過(guò)氧物酶體膜結(jié)合。過(guò)氧物酶體是一種協(xié)助食物釋放能量的細(xì)胞器。

Asare證實(shí)這種蛋白的作用機(jī)制似乎是確保過(guò)氧物酶體位于合適的位置，因此它們能夠在兩個(gè)子細(xì)胞之間分配。在缺乏Pex11b的干細(xì)胞中，過(guò)氧物酶體不能均勻地分配，在一些情形下，一個(gè)子細(xì)胞獲得全部的過(guò)氧物酶體，而另一個(gè)子細(xì)胞則沒(méi)有獲得任何過(guò)氧物酶體。對(duì)于那些過(guò)氧物酶體分布受到破壞的干細(xì)胞而言，細(xì)胞分裂需要花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間，而且作為分離子細(xì)胞遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，紡錘體并不能夠正確地對(duì)齊。

Asare發(fā)現(xiàn)剔除干細(xì)胞中的Pex11b的最終結(jié)果是更少的子細(xì)胞能夠分化為成熟的皮膚細(xì)胞。

延遲改變命運(yùn)

這些研究人員隨后利用一種復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)移動(dòng)干細(xì)胞中的過(guò)氧物酶體，獲得的效果也是一樣的。Asare說(shuō)，“如果在細(xì)胞分裂期間，過(guò)氧物酶體位于錯(cuò)誤的位置，那么不論它們?nèi)绾蔚竭_(dá)那里，這都會(huì)延遲這個(gè)分裂過(guò)程。”

這種影響對(duì)小鼠而言是非常顯著的：如果過(guò)氧物酶體定位在干細(xì)胞中受到破壞，那么小鼠胚胎不再能夠產(chǎn)生正常的皮膚。

Fuchs說(shuō)，“盡管已有一些證據(jù)提示著細(xì)胞器（包括產(chǎn)生能量的線粒體）分布能夠影響細(xì)胞分裂的結(jié)果，但是我們首次證實(shí)這種現(xiàn)象是正確的干細(xì)胞行為和組織形成不可或缺的。”（生物谷 Bioon.com）

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原始出處：

Amma Asare, John Levorse, Elaine Fuchs. Coupling organelle inheritance with mitosis to balance growth and differentiation. Science,03 Feb 2017,355(6324), doi:10.1126/science.aah4701.