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都会复制其内容，并通过细胞分裂过程在物理上分离成新细胞。但在许多物种中，生殖细胞，即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导致的疾病提供新的见解。打乱了。

研究结果于 3 月 9 日发表在 Developmental Cell 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，从海绵和果蝇等较简单的生物到小鼠和人类等较复杂的动物。研究人员说，虽然它们的用途尚未完全了解，但有证据表明环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 CNH Long 遗传学教授、这项新研究的资深作者Lynn Cooley说。“如果你堵塞环管，雌性苍蝇会长出很小的卵，而且无法繁殖。”

但环形运河是如何形成的仍不清楚。

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了果蝇体内的几种环管蛋白，并使用显微镜观察了这些蛋白随时间在雄性和雌性生殖细胞中的作用。

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

中间体是一种在细胞分裂过程中形成的结构，其作用之一是在该过程结束时募集切断细胞所需的分子。在这项研究中，研究人员发现果蝇生殖细胞中形成了一个异常大的中间体，它停留了大约 20 到 30 分钟，然后没有开始完全分离，而是经历了从球体到环的戏剧性重塑。然后，这些中间体环成为连接同胞细胞的稳定环管。

研究人员还在淡水息肉和老鼠身上发现了这种从中体到环管的转变，表明这是在整个进化过程中一直保留下来的特征。

“看到这个坚固的小物体变成了一个环——以前从未在完整的活细胞中观察到过。对我们来说，这非常引人注目;这是一个‘啊哈时刻’，”Cooley 说。“而且很难在果蝇以外的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是多么重要。”

研究人员说，除了是了解环管功能和形成的重要一步外，这一新发现还可以深入了解在各种物种的典型发育过程中发生的不完全细胞分裂，以及不完全细胞分裂导致的疾病。牵连，如结直肠癌、霍奇金淋巴瘤和一些免疫缺陷综合征。

这些发现还可以帮助科学家了解进化的起源。

“有一些非常原始的生物，当它们分裂时，会形成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，”Cooley 说。“也许这种保持同胞细胞在一个群体或簇中连接的方式是多细胞进化发生的开始，也许生殖细胞就是这种情况的反映。”

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。

“在当前的这项研究中，我们发现阻断一种叫做 Citron 激酶的酶会延迟或阻止中体到环管的转变，”Price 说。“所以我们正在更深入地研究 Citron 激酶，以了解它在分裂过程中在这些细胞中到底做了什么。”