科學研究發(fā)現(xiàn)細胞器分配決定著干細胞命運

  當大多數(shù)細胞發(fā)生分裂時，它們僅是產(chǎn)生更多的自己。但是負責修復受損組織的干細胞面臨著一種選擇：它們能夠產(chǎn)生更多的新的干細胞，或者分化為皮膚細胞、肝細胞或身體內(nèi)幾乎任何一種特定細胞類型。
  在一項新的研究中，來自美國洛克菲勒大學的研究人員發(fā)現(xiàn)這種關鍵性的決定取決于作為微小器官樣結構的細胞器是否在分裂中的干細胞內(nèi)正確地分配。相關研究結果發(fā)表在 2017 年 2 月 3 日那期 Science 期刊上，論文標題為 “Coupling organelle inheritance with mitosis to balance growth and differentiation”。　　　　論文通信作者、洛克菲勒大學羅賓 - 肯莫斯 - 諾伊斯坦哺乳動物細胞生物學與發(fā)育實驗室（Robin Chemers Neustein Laboratory of Mammalian Cell Biology and Development）主任 Elaine Fuchs 教授說，“為了讓身體的組織正確地發(fā)育和自我維持，干細胞的自我更新和分化必需保持精確平衡。我們的實驗提示著細胞器（在這項研究中，指的是過氧物酶體）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。”　　　　不對稱分裂　　　　作為皮膚的外部，表皮給身體提供一種保護性屏障，而干細胞位于它的內(nèi)部深處。在發(fā)育期間，干細胞發(fā)生不對稱分裂，產(chǎn)生兩個子細胞：一個子細胞保持自我更新的能力，仍然停留在內(nèi)部，而另一個子細胞發(fā)生分化，向往遷移，變成表皮外層的一部分?！　　　⊥ㄟ^研究發(fā)育中的小鼠皮膚，論文第一作者 Amma Asare 設計出一種方法來鑒定協(xié)助指導保持干性的子細胞和發(fā)生分化的子細胞處于平衡的基因。一種特定的蛋白 Pex11b 引起了她的關注。它與過氧物酶體膜結合。過氧物酶體是一種協(xié)助食物釋放能量的細胞器。　　　　Asare 證實這種蛋白的作用機制似乎是確保過氧物酶體位于合適的位置，因此它們能夠在兩個子細胞之間分配。在缺乏 Pex11b 的干細胞中，過氧物酶體不能均勻地分配，在一些情形下，一個子細胞獲得全部的過氧物酶體，而另一個子細胞則沒有獲得任何過氧物酶體。對于那些過氧物酶體分布受到破壞的干細胞而言，細胞分裂需要花費更長時間，而且作為分離子細胞遺傳物質(zhì)的結構，紡錘體并不能夠正確地對齊?！　　　sare 發(fā)現(xiàn)剔除干細胞中的 Pex11b 的最終結果是更少的子細胞能夠分化為成熟的皮膚細胞。　　　　延遲改變命運　　　　這些研究人員隨后利用一種復雜的實驗室技術移動干細胞中的過氧物酶體，獲得的效果也是一樣的。Asare 說，“如果在細胞分裂期間，過氧物酶體位于錯誤的位置，那么不論它們?nèi)绾蔚竭_那里，這都會延遲這個分裂過程。”　　　　這種影響對小鼠而言是非常顯著的：如果過氧物酶體定位在干細胞中受到破壞，那么小鼠胚胎不再能夠產(chǎn)生正常的皮膚?！　　　uchs 說，“盡管已有一些證據(jù)提示著細胞器（包括產(chǎn)生能量的線粒體）分布能夠影響細胞分裂的結果，但是我們首次證實這種現(xiàn)象是正確的干細胞行為和組織形成不可或缺的。”