紡錘體,顧名思義,其形狀類似于紡織用的紡錘,是在細胞分裂前初期到末期形成的一種特殊細胞器。它的主要元件包括微管、附著微管的動力分子分子馬達,以及一系列復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)。微管是紡錘體的基礎(chǔ)骨架,由αβ-微管蛋白二聚體組成,這些微管相互交錯,形成紡錘狀結(jié)構(gòu),將染色體緊密地聯(lián)系在一起。在動物細胞中,紡錘體的形成和組裝通常由中心體引導(dǎo)和控制。中心體是一個位于細胞質(zhì)中的復(fù)合體,由兩個中心粒嵌套在被稱為pericentriolarmaterial(PCM)的區(qū)域內(nèi)組成。PCM富含微管相關(guān)蛋白和其他蛋白質(zhì),如谷氨酸脫羧酶等微管主要蛋白,這些蛋白質(zhì)共同協(xié)作,確保紡錘體的正確組裝和穩(wěn)定。相比之下,高等植物細胞的紡錘體并不包含中心體,而是由細胞極板附近的微管組織形成。紡錘體在細胞分裂過程中經(jīng)歷明顯的形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化。美國Hamilton Thorne紡錘體Oosight Basic
染色體當(dāng)細胞從間期進入有絲分裂期,間期細胞微管網(wǎng)絡(luò)解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體,再重組成紡錘體,介導(dǎo)染色體的運動;分裂末期紡錘體微管解聚,又重組形成細胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)。可分為:動粒微管:連接染色體動粒于兩極的微管。極間微管:從兩極發(fā)出,在紡錘體中部赤道區(qū)相互交錯的微管。星體微管:中心體周圍呈輻射分布的微管。染色體的運動依賴紡錘體微管的組裝和去組裝。在這一過程中動粒微管與動粒之間的滑動主要是依靠結(jié)合在動粒部位的驅(qū)動蛋白和動力蛋白沿微管的運動來完成。極微管在紡錘體中部交錯,有些分布在極微管之間特殊的雙極馬達蛋白,其中2個馬達蛋白沿一條微管運動,另2個馬達結(jié)構(gòu)域沿另一條微管運動。由于2條微管分別來自二極,故極性相反。當(dāng)雙極驅(qū)動蛋白四聚體沿微管向正極運動時,紡錘體二極間距離延長。反之紡錘體距離縮短。北京偏光成像紡錘體在有絲分裂中,紡錘體形成并維持著染色體的穩(wěn)定性。
在有絲分裂過程中,紡錘體的形成和功能是高度協(xié)調(diào)的。從前期到中期,紡錘體逐漸成熟,染色體被精確排列在細胞的中間區(qū)域。到了后期和末期,紡錘體開始分解,將染色體拉向細胞的兩極,并完成胞質(zhì)分裂。這一過程中,紡錘體的微管通過縮短和伸長來協(xié)調(diào)染色體的移動和定位,確保遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。雖然無絲分裂過程中不形成明顯的紡錘體結(jié)構(gòu),但紡錘體的相關(guān)成分(如微管和動力蛋白)仍在細胞分裂中發(fā)揮作用。例如,在質(zhì)體分裂中,紡錘體成分同樣起到了精確定位和運動染色體的作用。在減數(shù)分裂過程中,紡錘體的形成和功能更加復(fù)雜。以人卵母細胞為例,其紡錘體在減數(shù)分裂過程中會經(jīng)歷一段較長時間的“多極紡錘體”階段,而后才形成雙極狀紡錘體。這一過程需要多種關(guān)鍵蛋白(如HAUS6、KIF11和KIF18A)的參與和調(diào)控。紡錘體的正確組裝和雙極化對于保證卵母細胞的正常發(fā)育和受精至關(guān)重要。
通過靶向微管蛋白,可以恢復(fù)微管的穩(wěn)定性和功能,糾正紡錘體的組裝異常。例如,使用微管穩(wěn)定劑(如紫杉醇)可以穩(wěn)定微管,改善紡錘體的組裝和染色體的分離。此外,通過抑制微管蛋白的異常磷酸化,也可以恢復(fù)微管的正常功能。通過恢復(fù)染色體穩(wěn)定性,可以減少基因組的不穩(wěn)定性,改善神經(jīng)元的基因表達和功能。例如,使用染色體穩(wěn)定劑(如TOP2抑制劑)可以穩(wěn)定染色體,減少基因組的不穩(wěn)定性。此外,通過修復(fù)DNA損傷,也可以恢復(fù)染色體的穩(wěn)定性。紡錘體的微管在細胞分裂后期會斷裂并重新組裝,形成新的細胞結(jié)構(gòu)。
紡錘體特殊細胞器紡錘體(SpindleApparatus),形似紡錘,是產(chǎn)生于細胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一種特殊細胞器。其主要元件包括微管(Microtubules),附著微管的動力分子分子馬達(Molecularmotors),以及一系列復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)。一般來講,在動物細胞中,中心體是紡錘體的一部分。高等植物細胞的紡錘體不含中心體。而***細胞的紡錘體含紡錘極體(SpindlePoleBody),一般被視為中心體的同源細胞器。紡錘體是由大量微管縱向排列組成的中部寬闊、兩級縮小的如紡錘狀的結(jié)構(gòu)。在細胞分裂中,紡錘體對卵母細胞染色體的運動、平衡、分配以及極體排出都非常重要。卵母細胞紡錘體的異常會導(dǎo)致減數(shù)分裂異常,產(chǎn)生非整倍體的卵母細胞或者成熟阻滯的卵母細胞。紡錘體的形成和功能受到多種信號分子的調(diào)控,如生長因子等。武漢Hamilton Thorne紡錘體價格
紡錘體形成和功能的調(diào)控涉及多個信號通路。美國Hamilton Thorne紡錘體Oosight Basic
盡管成熟卵母細胞紡錘體冷凍保存技術(shù)取得了進展,但仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先,冷凍損傷仍然是制約其臨床應(yīng)用的主要問題之一。盡管玻璃化冷凍法能夠在一定程度上減少冷凍損傷,但仍無法完全避免。其次,冷凍保存后的卵母細胞在體外受精和胚胎發(fā)育過程中的表現(xiàn)仍存在不確定性。這可能與冷凍過程中紡錘體和染色體的損傷有關(guān),也可能與冷凍保護劑的殘留毒性有關(guān)。此外,法律倫理問題也是卵母細胞冷凍保存技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)。不同國家和地區(qū)對卵母細胞冷凍保存的法律和倫理規(guī)定各不相同,這在一定程度上限制了該技術(shù)的普及和應(yīng)用。美國Hamilton Thorne紡錘體Oosight Basic