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有丝分裂纺锤体中协同微管和动粒动力学的双稳态和振荡
摘要。在有丝分裂纺锤体中，微管在中期通过捕获键附着在动粒上，微管解聚力引起随机染色体振荡。我们研究了纺锤体模型中的协同随机微管动力学，该模型由一组平行微管组成，这些微管通过弹性接头附着在动粒上。我们包括微管的动态不稳定性以及弹性接头对微管和动粒的作用力。采用基于福克-普朗克方程的平均场方法，对外力作用于动粒的单侧模型进行分析求解。该解建立了微管集合的双稳态力-速度关系，与随机模拟一致。我们推导出双稳态的接头刚度和微管数的约束。单侧纺锤体模型的双稳态力-速度关系导致双侧模型中的振荡，这可以解释中期随机染色体振荡（方向不稳定性）。我们推导出中期染色体振荡的连接体刚度和微管数的约束。将极向微管通量纳入模型，我们可以解释实验观察到的极向通量速度高的细胞中染色体振荡的抑制。然而，在存在极向喷射力的情况下，染色体振荡持续存在，但幅度减小，姊妹动粒之间有相移。此外，极向喷射力是必要的，以使染色体在纺锤体赤道处对齐，并稳定两个动粒的交替振荡模式。最后，我们修改了模型，使得微管只能对动粒施加拉力，从而导致两个微管集合之间发生拉锯战。然后，到达动粒后诱发的微管灾难是刺激振荡的必要条件。该模型可以定量再现 PtK1 细胞中动粒振荡的实验结果。
迫使分裂的癌细胞死亡；低剂量药物组合防止纺锤体极聚集
摘要 有丝分裂在基于微管的纺锤体控制下，是抗癌治疗的一个有吸引力的靶点，因为癌细胞会经历频繁且不受控制的细胞分裂。破坏有丝分裂的微管靶向剂或有丝分裂激酶或微管马达的单分子抑制剂可以高效杀死癌细胞。然而，这些治疗方法存在严重的缺点：它们还针对经常分裂的健康组织，例如造血系统，并且由于原发性或获得性耐药机制，它们经常失去效力。在癌细胞分裂中出现的另一个目标是它们将有丝分裂纺锤体的极点“聚集”成双极结构的能力。这种机制对于癌细胞的特定存活是必要的，这些癌细胞由于经常存在异常的着丝粒数目或其他纺锤体缺陷而倾向于形成多极纺锤体。在这里，我们讨论了针对纺锤体极点聚集的组合治疗的最新发展，这些治疗专门针对具有异常着丝粒数目的癌细胞，并且由于其组合性质，有可能避免耐药机制。
利用睡眠纺锤波进行学习的机制
纺锤波是非快速眼动 (NREM) 睡眠期间普遍存在的振荡。越来越多的证据表明纺锤波可能与学习和记忆有关，其潜在机制现在开始被揭示。具体而言，纺锤波与树突活动增加和细胞内钙水平升高有关，这种情况有利于可塑性，并且与前馈抑制对尖峰输出的控制有关。在纺锤波期间，丘脑皮质网络对输入没有反应，从而可能防止与记忆相关的内部信息处理和外部信号之间的干扰。在系统层面，纺锤波与其他主要 NREM 振荡共同调节，包括海马尖波涟漪 (SWR) 和新皮质慢波，这两者都先前被证明与学习和记忆有关。在 SWR 时重新激活的顺序发生，随后是促进神经元可塑性的纺锤波，这可能是解释 NREM 睡眠依赖性记忆巩固的一种机制。本文是 Theo Murphy 会议议题“记忆重新激活：重播过去、现在和未来的事件”的一部分。