每天，我们体内数千亿个细胞都会经历一段生长和分裂的时期。然而，在这段时间里，只有大约30分钟的时间花在有丝分裂的关键编排上，当染色体从一个亲细胞被小心地分离到下一代两个子细胞时。
正是在细胞分裂的这个关键时期，事情可能会变得混乱。染色体可能被误导，导致受损和患病的细胞发展为不同类型的癌症。加州大学圣地亚哥分校的科学家在 《科学 》杂志上报道，他们发现了一种关键机制，可以跟踪有丝分裂时间，并在有丝分裂时间过长时进行记录。生物科学学院和医学院的Arshad Desai教授和Karen Oegema教授实验室的研究人员首次描述了有丝分裂“秒表”的细节以及检测和阻止可疑细胞进一步增殖的方式。
有丝分裂不同阶段的人体细胞图像。染色体呈青色，纺锤体微管为红色，纺锤体极为黄色。图片来源：Jiawei Xu，加州大学圣地亚哥分校
“这项工作表明，细胞会仔细监测执行有丝分裂所需的时间，并将其用作过滤器来消除潜在的问题细胞，”细胞和发育生物学系的教员Desai说。“如果一个细胞完成有丝分裂需要比正常时间更长的时间，那么子细胞就会知道它们的母亲在努力执行有丝分裂，并且它们将停止分裂作为一种安全措施。
研究人员发现，秒表由一条生化途径组成，该途径不断监测有丝分裂所花费的时间。该通路具有“记忆”功能，可总结从一代到下一代的有丝分裂延迟。该途径的基础是三种蛋白质的复合物，包括p53，由人类癌症中最常见的突变基因编码。通过一系列实验，研究人员在48小时内跟踪了从父母到女儿和孙女细胞的途径。他们发现，该途径是一种质量控制机制，可以“记住”有丝分裂时间。他们发现，即使是连续延迟20分钟的细胞分裂也被标记为有风险的。
研究人员认为，关键的30分钟有丝分裂时间可能是进化的解决方案，当细胞脆弱时，可以快速度过生命中重要但具有潜在危险的部分。在Oegema看来，癌症就像我们体内的外星人，我们不断地使用秒表等监视机制来对抗它。重要的是，研究人员证明，许多类型的癌症都“关闭”了秒表机制，有效地使它们能够忍受经历更长且有问题的有丝分裂的异常基因组。
“我们的研究表明，测量有丝分裂时间是一种保护我们的机制，”细胞和发育生物学系教授Oegema说。“从本质上讲，这是另一种与p53的工作相关的肿瘤抑制功能，以防止有问题的细胞。
展望未来，研究人员在他们的 科学 研究中指出，他们的发现可用于未来癌症患者的治疗策略。
他们在报告中指出：“秒表状态可能会影响目前正在使用或正在开发的靶向有丝分裂过程的治疗剂的疗效，并可能作为其用于癌症治疗的潜在生物标志物。
该论文的合著者是：Franz Meitinger、Hazrat Belal、Robert Davis、Mallory Martinez、Andrew Shiau、Karen Oegema 和 Arshad Desai。
该研究得到了以下机构的支持：美国国立卫生研究院（GM074207和GM074215资助）;德国研究基金会（授予ME 4713/1-1）;路德维希癌症研究所;冲绳科学技术大学;和日本科学振兴会（KAKENHI grant 23K05773）。
新闻旨在传播有益信息，英文版原文来自https://today.ucsd.edu/story/cell-division-quality-control-stopwatch-uncovered