CryoEM提供了对着丝粒区域结构的新见解

细胞内的遗传物质被组织成称为染色体的结构。当细胞分裂和生长时，着丝粒通过与纺锤体微管的相互作用对染色体的正确分裂至关重要。现在，大阪大学研究人员的一项研究使用一种称为低温电子显微镜(cryo-EM)的技术阐明了鸡细胞着丝粒区域的结构。

Cryo-EM快速冷冻样品以保存和稳定它们，然后使用与电子的碰撞对它们进行成像以揭示它们的结构。在着丝粒区域形成一种称为“着丝粒”的蛋白质复合物，这对于细胞正确分裂至关重要。研究人员能够使用冷冻电镜分析在原子水平上阐明着丝粒的结构变化。

当DNA浓缩成染色体时，它会缠绕在一个由称为组蛋白的蛋白质构成的核心周围，形成一种称为核小体的结构。着丝粒区域的核小体含有一种称为CENP-A的变体组蛋白，它指定着丝粒的位置。然而，直到现在，CENP-A沉积在着丝粒上以正确定义其位置的机制仍是未知的。

研究小组表明，在有丝分裂(细胞分裂过程)期间，一种名为CENP-C的蛋白质与CENP-A结合，并充当其他着丝粒蛋白的支架。然而，在间期(细胞不分裂的时间)，一种叫做KNL2的不同蛋白质改为与着丝粒结合。“KNL2包含类似CENP-C的基序，是Mis18复合体的组成部分，是新CENP-A沉积的许可因素，”该研究的主要作者HonghuiJiang和MarikoAriyoshi解释道。

该团队进一步透露，KNL2和着丝粒之间的这种相互作用是间期CENP-A新沉积所必需的，这反过来又有助于维持着丝粒的正确位置。

我们还表明，CENP-C在有丝分裂过程中被磷酸化，磷酸化的CENP-C将KNL2从KNL2–CENP-A复合物中排除。”

这表明KNL2通过间期与CENP-A结合，保持着丝粒的位置，直到细胞达到有丝分裂时磷酸盐分子与CENP-C结合。然后，CENP-C优先与CENP-A结合，从而形成细胞分裂的着丝粒。

这些对着丝粒区域结构的新见解将证明对提高细胞分裂和生长的知识具有无可估量的价值。参与细胞分裂和着丝粒的蛋白质是抗癌药物的靶点;因此，这项工作也将有助于设计治疗癌症等疾病的新药。