细胞分裂的隐藏安全机制可能影响癌症的生长

威尔康奈尔医学院的研究人员发现，在细胞完全开始分裂成两个新细胞之前，它可能会通过停留数小时（有时超过一天）的可逆中间状态来确保其分裂的适当性。他们对生物学这一基本特征的揭示包括其机制和动力学的细节，这可能为未来针对癌症和其他疾病的疗法的发展提供参考。

在 6 月 26 日发表于《自然》杂志的研究中，研究人员开发了新工具，使他们能够随时间追踪 E2F 的激活状态。E2F 是一种转录因子蛋白，长期以来被称为启动哺乳动物细胞分裂的主开关。他们意外地发现，E2F 在完全激活之前，可以保持可能很长一段时间的部分和可逆激活状态，最终可能完全启动细胞分裂，或者恢复到通常的非分裂“静止”状态。

例如，我们怀疑某些类型的癌细胞会停留在这种中间、分裂前状态，以提高其生存的机会。”

威尔康奈尔医学院细胞与发育生物学 Joseph Hinsey 教授 Tobias Meyer 博士

该项研究的第一作者、Meyer 博士的共同通讯作者是 Yumi Konagaya 博士，她在研究期间是 Meyer 实验室的博士后研究员，现在是日本国家研究机构 Riken 的首席研究员。

细胞分裂是生物生长发育的基本过程，甚至在成年生物中，细胞分裂也是伤口修复和组织维持的必要过程。虽然人们已经知道，当各种输入信号触发 E2F 的激活时，细胞中的分裂过程就开始了，但其工作原理一直是个谜。原则上，激活过程对输入信号高度敏感，但这些信号很容易波动——那么细胞如何避免持续、不适当的 E2F 激活和细胞分裂呢？

为了回答这个问题，Konagaya 博士开发了一套前所未有的方法，用于在单个细胞中追踪 E2F 及其信号伙伴的详细激活状态，因为细胞从通常的静止状态进入分裂过程。利用这些新工具，她观察到 E2F 是由多种化学修饰（称为磷酸化）激活的，它通常处于延长的、部分激活的“启动”状态，其中部分但不是全部必要的磷酸化已经发生。

“很明显，细胞可以在这种启动状态下停滞一天以上，然后才恢复静止状态或进入细胞分裂阶段，”Konagaya 博士说。

研究人员认为，这种中间启动状态似乎可以让细胞有时间感知和整合通常波动的细胞分裂输入信号，从而平滑这种“噪音”并降低不适当分裂的可能性。但研究人员怀疑这种状态还有其他功能，包括促进 DNA 修复，因为处于这种状态的细胞显示出激活 DNA 修复过程的迹象。Meyer 博士指出，DNA 修复功能可能对癌细胞和健康细胞都有好处。

他说：“癌细胞在分裂时通常会因积累的 DNA 损伤而死亡，但这种中间状态会诱导 DNA 损伤修复机制，因此某些癌症可能在分裂前利用这种状态进行自我修复。”

研究人员计划通过探索这种中间分裂前状态在癌症中的作用来开展后续研究。原则上，在了解了这种中间状态的磷酸化模式后，他们可以开发出用于识别这种状态下的癌症的测试，这有助于优化治疗。