來自德國海德堡大學(xué)，美國Fred Hutchinson癌癥研究中心，加拿大卡爾加里大學(xué)等處組成的國際研究團(tuán)隊(duì)解析了一種特殊的細(xì)胞周期：核內(nèi)周期的作用機(jī)制，這將有助于科學(xué)家們深入了解細(xì)胞如何生長(zhǎng)，以及細(xì)胞生長(zhǎng)率為何有時(shí)變快，有時(shí)變慢，為農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥研究提供新思路。這一研究成果公布在Nature雜志上。

文章的通訊作者是德國海德堡大學(xué)的生物學(xué)家，及癌癥研究專家Bruce A. Edgar教授，他曾在上個(gè)世紀(jì)80年代，曾同樣在Nature雜志上發(fā)表了有絲分裂細(xì)胞周期的開創(chuàng)性成果。其研究組近期剛剛贏得歐洲研究基金的260萬歐元經(jīng)費(fèi)。

核內(nèi)周期（endocycle）是指正常有絲分裂細(xì)胞周期的變異形式，細(xì)胞只進(jìn)行DNA復(fù)制，而不發(fā)生胞質(zhì)分裂，形成了擁有多線染色體（polytene chromosome）的多倍體細(xì)胞，比如果蠅胚胎第6期時(shí)，濾泡細(xì)胞上皮轉(zhuǎn)變?yōu)楹藘?nèi)周期。這一細(xì)胞周期在動(dòng)物，植物，某些人類組織中廣泛存在，比如人類的肝臟，以及肌肉。

在這篇文章中，研究人員利用遺傳學(xué)方法，分析了模式動(dòng)物果蠅的核內(nèi)周期，首先他們聚焦于唾液腺體——這些細(xì)胞在果蠅生命周期中會(huì)發(fā)生10次核內(nèi)周期DNA復(fù)制，從而造成其細(xì)胞大小超過正常細(xì)胞上千倍。

研究人員分析了這些細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子，和驅(qū)使核內(nèi)周期和DNA復(fù)制的酶，結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)E2F這一轉(zhuǎn)錄因子在其中的關(guān)鍵作用，在DNA復(fù)制過程中，CRL4這種酶會(huì)暫時(shí)消化E2F，在E2F恢復(fù)之前，DNA會(huì)復(fù)制，這一周期會(huì)重復(fù)。E2F和CRL4就像一個(gè)分子振蕩器，幫助這一周期完成。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞生長(zhǎng)率能調(diào)控E2F積累的速度，從而控制細(xì)胞DNA以什么速度復(fù)制。這些研究結(jié)果都表明E2F這一轉(zhuǎn)錄因子在核內(nèi)周期調(diào)控中扮演了重要角色。

Edgar教授表示，“這是二十多年來首個(gè)被解開的新細(xì)胞周期之謎”，“一般來說，核內(nèi)復(fù)制這一機(jī)制所用到的基因產(chǎn)物和原理，在所有的細(xì)胞中都能用于調(diào)控DNA復(fù)制”，因此這項(xiàng)研究對(duì)于許多包含有異常細(xì)胞增殖的疾病來說，都具有重要的意義，包括癌癥，以及一些退行性疾病。

除此之外，Edgar教授研究組還獲得了腸道干細(xì)胞研究的最新成果：他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自身的表皮生長(zhǎng)因子受體EGFR信號(hào)通道扮演著重要的作用：它刺激干細(xì)胞分裂，并使他們的子細(xì)胞替換受損傷的腸道上皮細(xì)胞。該信號(hào)通道也可能參與了人體中大腸癌的滋生。