胞質膜在動物細胞的細胞分裂結束時,母細胞在一個被稱為“胞質分裂”的過程中分裂成兩個子細胞和分區(qū)隔離的染色體。有絲分裂紡錘體控制胞質膜上的“胞質分裂”事件,但連接這兩個宏觀結構的機制一直不清楚。MarkPetronczki及其同事提供了一個結構和功能分析結果,他們發(fā)現(xiàn)**紡錘體蛋白(紡錘體中間區(qū)域和中間體中的一個蛋白復合物)是有絲分裂紡錘體與胞質膜間所缺失的聯(lián)系環(huán)節(jié),這個聯(lián)系環(huán)節(jié)確保“胞質分裂”過程的***結果。本文作者還發(fā)現(xiàn),**紡錘體蛋白的MgcRac***亞單元中的一個區(qū)域為一個“系繩”,它連接到胞質膜中的磷酸肌醇脂質上。[4]紡錘體的異常可能導致細胞分裂過程中的停滯或凋亡。深圳哺乳動物紡錘體液晶偏光補償器
紡錘體的雙極化是卵母細胞減數(shù)分裂過程中的關鍵事件之一。近年來,我國學者在人類卵母細胞紡錘體雙極化機制研究方面取得了重要進展。通過高分辨成像技術,研究者們揭示了人類卵母細胞紡錘體雙極化的獨特機制,并發(fā)現(xiàn)了調(diào)控此過程的關鍵蛋白。這些研究成果不僅為雙折射性紡錘體卵冷凍研究提供了新的視角和思路,也為臨床生殖障礙疾病的診療提供了科學依據(jù)。隨著偏光成像技術和冷凍保護劑研究的不斷深入,未來有望開發(fā)出更加高效、安全的卵母細胞冷凍保存方案。例如,通過改進冷凍速率和程序、優(yōu)化保護劑配方等手段,進一步減輕冷凍損傷,提高解凍后卵母細胞的存活率和發(fā)育潛能。非侵入式成像紡錘體卵質量評估紡錘體微管的動態(tài)變化受到細胞周期蛋白的調(diào)控。
紡錘體生成在含中心體的細胞中,紡錘體的生成開始于細胞分裂前初期-即在細胞核膜分解(NuclearEnvelopeBreakdown,NEB)之前。初期的結構為兩個**的以中心體為核的星狀體(asters)。當細胞核膜分解后,染色體和星狀體發(fā)生一系列復雜的互動反應。**終結果為所有的染色體在紡錘體的**(赤道板,)排列整齊,每兩條染色體有一個著絲點,每一個著絲點被一束極性相同的微管(通常稱為紡錘絲)附著。此時細胞處于分裂中期,紡錘體生成完畢。實驗證明,中心體在這個過程中的作用不是必需的。動物細胞在中心體被激光搗毀后仍舊能夠筑構紡錘體,但其位置通常不在細胞的大致幾何中心,其后的胞質分裂也會受嚴重影響。紡錘體[1]在不含中心體的細胞中,紡錘體的生成是由染色體本身主導的。此過程由一小分子量的GTP連接蛋白(RanGTPase)控制。細胞核分解后,紡錘絲由染色體周圍生成。其后這些紡錘絲會在動力分子與為微管動力的合作影響下自動排列為極性相反大致數(shù)目相同的兩組。每組的極性相對于一組著絲點。同時在微管遠端的動力蛋白dynein會將這些微管束集中到一點,形成紡錘極區(qū)(SpindlePolarZone)。與此同時,染色體會自動在赤道板排列整齊。紡錘體生成完畢。
冷凍與解凍過程中涉及多個環(huán)節(jié),包括溫度控制、時間控制、冷凍保護劑的添加與去除等。這些環(huán)節(jié)中的任何一步操作不當都可能導致紡錘體損傷。因此,需要不斷優(yōu)化冷凍與解凍技術,以減少對紡錘體的不良影響。近年來,研究者們通過不斷嘗試和優(yōu)化冷凍保護劑的配方,取得了進展。例如,甘油、二甲基亞砜(DMSO)等滲透性保護劑被用于哺乳動物卵母細胞的冷凍保存中,它們能夠迅速降低細胞內(nèi)水分含量,減少冰晶形成。同時,一些非滲透性保護劑如蔗糖、海藻糖等也被發(fā)現(xiàn)對紡錘體具有一定的保護作用。紡錘體在細胞分裂后期通過微管切割機制實現(xiàn)染色體分離。
減數(shù)分裂是生物體形成配子(精子和卵子)的過程,其特點是一次DNA復制后細胞連續(xù)分裂兩次,形成四個遺傳物質相似的子細胞。在減數(shù)分裂過程中,紡錘體同樣發(fā)揮著至關重要的作用。在減數(shù)分裂Ⅰ的前期,同源染色體發(fā)生配對、聯(lián)會、交換和交叉,形成四分體。這一過程依賴于紡錘體的微管網(wǎng)絡,它確保了同源染色體能夠正確地配對和交換遺傳信息。隨后,在減數(shù)分裂Ⅰ的中期,染色體在紡錘絲的牽引下,排列在赤道板上。與有絲分裂不同的是,此時排列在赤道板上的染色體是同源染色體對,而不是姐妹染色單體。當細胞進入減數(shù)分裂Ⅰ的后期,同源染色體在紡錘體的牽引下分離,分別移向細胞的兩極。這一過程實現(xiàn)了同源染色體的分離,為后續(xù)的遺傳重組和配子形成奠定了基礎。在減數(shù)分裂Ⅱ中,紡錘體的作用與有絲分裂更為相似。姐妹染色單體在紡錘絲的牽引下分離,分別移向細胞的兩極。這一過程確保了每個子細胞都能獲得完整的染色體組,從而保證了配子的遺傳完整性。 紡錘體形成的精確性對于維持生物體遺傳穩(wěn)定性至關重要。昆明克隆紡錘體加熱臺
紡錘體微管的正極朝向細胞兩極,負極則靠近染色體。深圳哺乳動物紡錘體液晶偏光補償器
阿爾茨海默病患者中,微管蛋白(如tau蛋白)的突變和異常磷酸化會影響微管的穩(wěn)定性和紡錘體的組裝,導致染色體分離異常和細胞周期紊亂。紡錘體功能障礙會導致染色體不穩(wěn)定,增加基因組的不穩(wěn)定性,進而影響神經(jīng)元的正常功能和存活。正常情況下,成熟的神經(jīng)元處于G0期,不會重新進入細胞周期。然而,阿爾茨海默病患者中,神經(jīng)元可能會重新進入細胞周期,但由于紡錘體功能障礙,無法完成正常的細胞分裂,導致細胞凋亡。在神經(jīng)元中,紡錘體的正常功能對于神經(jīng)元的發(fā)育、分化和維持至關重要。 深圳哺乳動物紡錘體液晶偏光補償器