分享的觀念是我們大多數(shù)人從小就被教導(dǎo)的基本社會準(zhǔn)則。通常，我們被告知要彼此平等地分享。分享這一概念也適用于細(xì)胞；在細(xì)胞分裂過程中它們需要分享信息才能正確發(fā)揮功能。但就細(xì)胞來說，交換信息并不總是平等的。在不對稱細(xì)胞分裂過程中，儲存信號分子的囊泡——核內(nèi)體（endosomes）只會進(jìn)入到一個子細(xì)胞中。

日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)的研究人員幾年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，但他們并不知道這種不平等分享背后的機(jī)制。現(xiàn)在，Marcos Gonzalez-Gaitan教授的研究小組闡明了核內(nèi)體是如何知道去到哪個細(xì)胞及在物理上如何做到這一點的。研究結(jié)果可進(jìn)一步幫助了解腫瘤的形成。這項研究被選為封面文章發(fā)布在最新一期（12月10日）《自然》（Nature）雜志上。

在活細(xì)胞中，信息被編碼在決定它們命運(yùn)的信號分子內(nèi)。這一“軟件”指示了細(xì)胞怎樣去做。在細(xì)胞分裂過程中，這一信息以兩種不同的方式被處理：對稱或是不對稱。在對稱分裂過程中，母細(xì)胞內(nèi)的信息被平等地傳遞給兩個子細(xì)胞。在不對稱分裂過程中，兩個子細(xì)胞彼此不同。例如，就干細(xì)胞來說，一個子細(xì)胞是母細(xì)胞的復(fù)制副本，變成另一個干細(xì)胞；而另外的那個子細(xì)胞則有著不同的命運(yùn)，在器官中變成特化細(xì)胞執(zhí)行某種功能.

日內(nèi)瓦大學(xué)科學(xué)院生物化學(xué)系Marcos Gonzalez-Gaitan研究小組現(xiàn)在報告了一種機(jī)制，解釋了不對稱分裂的運(yùn)作機(jī)制。這項研究證實，不論哪種類型的細(xì)胞分裂，細(xì)胞內(nèi)的支架結(jié)構(gòu)——中心紡錘體對發(fā)送這一信號信息起重要作用。這一支架是由聚集在細(xì)胞中央的微管構(gòu)成。微管具有正極和負(fù)極。正極指向中心。儲存信息分子的核內(nèi)體利用了這些微管作為運(yùn)輸路線，就像在單行道上一樣它們沿著微管移動。這一分子運(yùn)載工具的“馬達(dá)”是Klp98A蛋白。由于正極充當(dāng)了方向標(biāo)志，核內(nèi)體走向細(xì)胞的中心。

不對稱紡錘體意味著不對稱的分配

兩種蛋白在微管上起作用，導(dǎo)致了中心紡錘體不對稱。解聚蛋白Klp10A可從負(fù)極端切斷微管。另一方面，Patronin覆蓋著負(fù)極端，阻止Klp10A切斷微管。不對稱分裂細(xì)胞的一邊具有更多的Patronin，在細(xì)胞的這邊切斷微管負(fù)極端遭受阻礙。因此，這邊將具有更多的微管?？蓪⑦@種布局比作一條雙向公路，有更多的車道通向一個方向。如果司機(jī)隨意進(jìn)入這一高速公路，他將更有可能去到有更多車道通向的終點。

對于細(xì)胞來說，這種不對稱意味著有更多微管指向一個子細(xì)胞而非另一個子細(xì)胞，轉(zhuǎn)而這極化了核內(nèi)體的運(yùn)動，因為“汽車發(fā)動機(jī)” Klp98A使得核內(nèi)體向著這一細(xì)胞移動。研究人員想知道是否有可能逆轉(zhuǎn)這一過程。在納米抗體的幫助上他們做到了這一點。利用微小的、非常簡單的抗體，他們困住Patronin使之遠(yuǎn)離通常富集的細(xì)胞一邊，突然更多的微管指向了另一個細(xì)胞。這一倒轉(zhuǎn)紡錘體按相反的錯誤方向送出了核內(nèi)體。這樣，科學(xué)家們就像修路工人一樣改變了高速公路一個方向的車道數(shù)量。論文的第一作者Emmanuel Derivery,說：“這向我們證實了，核內(nèi)體可以被愚弄，我們可以按相反的方向發(fā)送它們。這意味著實際上是紡錘體的極性協(xié)調(diào)了核內(nèi)體的極性。”

為了能夠分析大量不同的細(xì)胞，研究人員開發(fā)出了自己的軟件。讓計算機(jī)自身測量紡錘體大小和微管上核內(nèi)體的移動速度，所有均基于利用一種轉(zhuǎn)盤式共聚焦顯微鏡生成的這一過程的影像。研究人員證實了，這一不對稱分配機(jī)制在包括果蠅神經(jīng)干細(xì)胞和腸干細(xì)胞，斑馬魚脊髓神經(jīng)前體細(xì)胞等不同細(xì)胞中完全一樣的發(fā)揮作用。Marcos Gonzalez-Gaitan說：“這讓我們極好地認(rèn)識了，在不對稱細(xì)胞分裂過程中一個典型的普通細(xì)胞發(fā)生了什么，由于是計算機(jī)完成的工作我們以完全無偏移的方式獲得了這一信息。”

Marcos Gonzalez-Gaitan確信，這些研究結(jié)果也會對癌癥研究產(chǎn)生影響。“如果干細(xì)胞不能正常地進(jìn)行不對稱細(xì)胞分裂，腸道或皮膚等器官中的細(xì)胞增殖無法繼續(xù)逐漸地補(bǔ)充死亡的細(xì)胞，而呈指數(shù)級上漲。這種失控的生長有可能最終導(dǎo)致了腫瘤。”因此了解不對稱細(xì)胞分裂的分子機(jī)制和物理學(xué)至關(guān)重要。