重磅！“孤注一掷”的修复机制：拯救染色体严重损伤细胞

Sullivan教授，来源：UCSC

DNA对于细胞的生命是至关重要的，其并严密“包装”于染色体中。细胞会依靠各种DNA修复机制、检查点及其他细胞保护措施等，在细胞生长和分裂的过程中维持染色体的完整性。然而，这些保护措施有时也会失效，如细胞在试图分裂成两个子细胞时可能会出现意外，一条松散的染色体片段可能会从断裂的染色体上“漂移而出”。

加州大学圣克鲁斯分校的细胞和发育生物学教授William Sullivan称之为细胞“最坏的情况”。其潜在的后果包括细胞死亡或癌细胞生长失控。但是，Sullivan教授已经发现，细胞呢还存在一道“背水一战”的机制，以拯救破碎的染色体。

Sullivan实验室的最新研究成果于6月5日发表在Journal of Cell Biology。最新研究成果揭示了一项重要的细胞机制，即通过细胞分裂的过程来携带断裂的染色体，使其能够在子细胞中被修复并正常发挥功能。Sullivan教授采用黑腹果蝇研究了这一过程，他的实验室培育了一系列果蝇，其细胞内由于DNA切割酶的表达而产生破碎的染色体。

他表示：“我们实验室的果蝇体内80％的细胞存在DNA双链断裂，而果蝇能够正常生存。细胞内存在这一惊人的修复机制，就像比赛最后关头“孤注一掷”的投篮。”

该机制涉及到创建一个DNA系链（DNA tether），以此作为生命线将破碎的DNA片段与染色体连接。得益于强大的新型显微技术，研究人员能够观察到活细胞修复的整个过程，并以明亮的荧光标记突出显示染色体及其他细胞成分。点击文末“阅读原文”，可查看细胞修复显微视频。

当一个细胞分裂时，染色体复制为两组，并为每个子细胞提供一组染色体。随后细胞核周围的核膜使染色体与细胞的其他部分分离，从而分裂。接着两组染色体规则排列，并被称为纺锤体的微管结构拉开，分离到细胞的两侧。之后在每组染色体周围形成一个新的核膜，同时新的细胞膜将两个子细胞分开。

Sullivan教授的研究表明，染色体片段并不与其他染色体一起分离，但在新形成的核膜闭合前被拉入细胞核。Sullivan教授说：“DNA系链似乎使核膜不能闭合，然后染色体片段恰好在最后一刻入核。”

然而，如果这种机制失效，且染色体片段离开细胞核，其后果是可怕的。该片段形成具有自身膜结构的“微核”，并且变得易于遗传物质的广泛重排，在下一次细胞分裂期间将其重新并入染色体。而微核和遗传重排在癌细胞中很常见。

Sullivan教授说：“我们希望进一步了解阻止这种情况发生的机制。我们目前正在确定负责产生DNA系链的基因，这可能是下一代癌症治疗的有希望的新靶点。”

参考文献：

‘Hail Mary’ mechanism can rescue cells with severely damaged chromosomes

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