染色体如何精确分离:分子“剪刀”发挥作用

细胞分裂是一个极其精确的过程:在每个周期中,遗传物质必须均匀分布在两个子细胞之间。为了实现这一目标,复制的染色体(称为姐妹染色单体)通过粘连蛋白(一种环形蛋白质复合物,将它们保持在一起直到分离)暂时连接。

来源:英国物理学家网首页
SCC1 在两个位点的裂解以及脱辅基或底物结合状态下人分离酶的冷冻电镜重建。图片来源:《科学进展》(2025)。 DOI:10.1126/sciadv.ady9807
科学进步

细胞分裂是一个极其精确的过程:在每个周期中,遗传物质必须均匀分布在两个子细胞之间。为了实现这一目标,复制的染色体(称为姐妹染色单体)通过粘连蛋白(一种环形蛋白质复合物,将它们保持在一起直到分离)暂时连接。

日内瓦大学 (UNIGE) 的研究人员与美国国家癌症研究所 (NCI) 和加州大学旧金山分校 (UCSF) 合作,发现了分离酶(负责这种切割的分子“剪刀”)识别并剪切粘连蛋白的机制。

他们的研究结果发表在《科学进展》上,为可能导致某些癌症的染色体分离错误提供了新的线索。

他们的发现,

在细胞分裂之前,其染色体会被复制。这些相同的副本被称为姐妹染色单体,通过粘连蛋白结合在一起,粘连蛋白是一种由多种蛋白质组成的环状结构,可防止过早分离。

姐妹染色单体

当细胞准备分裂时,分离酶(一种特殊的酶)会裂解粘连蛋白亚基之一(蛋白质 SCC1),从而使染色单体分离,并使遗传物质均匀分布在两个子细胞之间。这一过程中的任何故障都可能损害基因组的稳定性,可能导致包括癌症在内的严重疾病。

遗传物质 子细胞

UNIGE理学院分子与细胞生物学系 Andreas Boland 教授领导的团队致力于了解 separase 如何识别和切割其靶标。研究人员与 NCI 和 UCSF 合作,解析了人类分离酶和 SCC1 之间形成的复合物的结构。

首个人类分离酶的结构图

冷冻电子显微镜 分裂