研究人员揭示了内聚蛋白在胚胎干细胞分裂中的作用

在细胞分裂的不同阶段，染色体在分子水平上发生精确的结构变化。这些变化发生在一个高水平的准确性，以防止基因组不稳定。染色体断裂、缺失或重排导致的基因组不稳定已被发现是细胞死亡、癌变和先天性疾病的根本原因。研究基因组不稳定性有助于研究人员确定癌症的原因，并可能导致他们的诊断和治疗的新进展。

长期以来，科学家们一直致力于了解内聚素在减数分裂细胞中所起的作用。内聚蛋白是保持基因组完整性的重要蛋白质，因为在减数分裂期间，内聚蛋白通过保持姐妹染色单体在一起来确保染色体分离的可靠性。现在，在韩国中央大学的Keun P. Kim教授领导的一项新研究中，研究人员对胚胎干细胞(ESCs)进行了研究，以了解减数分裂特异性内聚复合体是否在有丝分裂细胞分裂中发挥积极作用，这对所有细胞的生长和发育负责。他们的发现于2022年3月3日在线发表在《基因组生物学》上。

ESCs表现出多能性或分化为体内每一种细胞类型的潜能，还具有无限的自我更新能力和对DNA损伤应激的高耐受性。金教授解释说:“但是，我们对ESCs在细胞增殖和分化过程中如何维持基因组完整性、如何应对染色体异常和复制压力知之甚少。”为了弥补这一知识差距，该团队确定了两种内聚因子，REC8和STAG3，它们在ESCs中特异表达。他们研究了这些减数分裂成分在有丝分裂细胞分裂过程中的可能贡献，这些成分与ESCs中染色体的结构和组织密切相关。

基于现有的关于减数分裂内聚蛋白的信息，研究小组使用来自小鼠的ESCs来分析有丝分裂内聚蛋白组分的表达模式。采用高分辨率3D-SIM(结构照明显微镜)和功能分析来了解REC8和STAG3如何在有丝分裂中贡献染色体结构和细胞功能。研究小组发现，如果细胞内的内聚蛋白数量受到抑制，染色体会严重压缩，导致早期不能分离，最终导致不稳定的基因组。为了防止这种危机，有必要保持足够水平的内聚因子REC8和STAG3，这确保了ESCs细胞周期中染色体的稳定和足够的姐妹染色单体的内聚。

本研究证明，染色体形态发生和相互作用取决于有丝分裂和减数分裂内聚因子的存在或不存在。这一发现为有丝分裂的ESC染色体染色单体衔接和染色体形成的过程提供了一个更好的理解。在评论他们研究的应用时，Kim教授总结道:“我们研究的目的是为复杂的内聚物和其他调控因子如何参与染色体的形成和基因组完整性的维护提供一个答案。我们认为，这将有助于研究癌症、不孕症和唐氏综合征等染色体疾病的机理和治疗方法。”

内聚蛋白为细胞分裂敞开大门

中央大学提供

引文:研究人员揭示了内聚素在胚胎干细胞分裂中的作用(2022,5月27日)，检索自2022年5月27日https://phys.org/news/2022-05-unravel-role-cohesins-embryonic-stem.html

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