镁制造染色体

日本研究人员报告了一种新型离子检测器MARIO。使用它，他们表明细胞内游离镁离子(Mg 2+)浓度的变化对于细胞分裂必须发生的染色体折叠至关重要。这些发现可以在当前生物学中阅读，为染色体组织提供了一种新的机制。细胞分裂对于新细胞在体内形成是必需的，无论是在正常生长期间还是修复丢失或受损的细胞。在细胞分裂过程中，染色体开始凝聚并保持不变，直到分裂完成。细胞中的许多蛋白质控制着凝结，但是自由离子如Mg 2+也是如此。“染色体带负电荷。像Mg 2+这样的游离阳离子中和电荷，使染色体在细胞分裂过程中凝结，”国立遗传学研究所(NIG)的Kazuhiro Maeshima教授解释说，他研究DNA的三维动态。并领导了这项研究。

虽然已知Mg 2+可能在染色体重排中起重要作用，但在细胞分裂过程中定量测量Mg 2+浓度一直是一个挑战。因此，Maeshima教授与大阪大学的Takeharu Nagai教授合作，他是细胞内信号传导化学探针开发的领导者。他们一起制定了MARIO(用于光学成像的镁比率指示器)，一种测量Mg 2+浓度的荧光探针。“我们可以通过截断CorA和在结构中引入随机突变来提高MARIO在Mg 2+亲和力和动态范围方面的表现，”Nagai说。Mg 2+本身在细胞中很丰富，但不是游离形式。相反，它通常被ATP捕获。研究人员利用MARIO发现，在细胞分裂过程中，游离的Mg 2+大大增加，使染色体凝聚。在从中期到后期的转变期间，这种增加达到顶峰，这标志着细胞分裂期间细胞膜开始显示出破裂成两个细胞的迹象。“我们发现ATP水平与游离Mg 2+之间存在明显的关系，”Maeshima说。“ATP越少，Mg 2+越多，染色体浓缩越多。如果我们降低ATP水平，那么染色体就会更加浓缩。我们提出了一种新的机制，通过这种机制在细胞分裂过程中调节动力学，其中ATP结合的Mg 2+通过ATP的水解释放出来。“

由于细胞分裂是一种能​​量密集型事件，因此推测该细胞将消耗更多的ATP。“我们不确定导致ATP需求的原因。但在细胞分裂过程中采取了一系列措施，因此我们对Mg 2+水平的增加并不感到惊讶。癌症等许多疾病都是由细胞分裂异常引起“我们可以通过截断CorA和在结构中引入随机突变来提高MARIO在Mg 2+亲和力和动态范围方面的表现，”Nagai说。