理解一個生物學(xué)過程，就需要分析與之有關(guān)的基因和蛋白。然而，定量關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中的某一蛋白組分并不容易。幸運(yùn)的是，葡萄牙IGC（Instituto Gulbenkian de Ciência）的科學(xué)家們解決了這個問題。他們通過熒光技術(shù)對人類細(xì)胞的著絲粒進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)著絲粒形成需要大約400個 CENP-A分子。這一成果發(fā)表在本周的eLife雜志上。

著絲粒是染色體上的重要蛋白結(jié)構(gòu)，可以招募相關(guān)分子機(jī)器，將染色體分配到兩個子細(xì)胞，而這一過程是細(xì)胞分裂的基礎(chǔ)。如果著絲粒的定位發(fā)生改變，或者組成著絲粒的蛋白受到破壞，細(xì)胞分裂就會出現(xiàn)異常。人們一直知道，蛋白CENP-A對于著絲粒的功能極為重要，但卻一直不清楚著絲粒究竟含有多少CENP-A分子。這樣的信息將幫助人們深入理解著絲粒的建立和維持機(jī)制。

“我們知道，CENP-A在著絲粒形成過程中扮演著至關(guān)重要的作用。此前的研究顯示，缺乏這一蛋白細(xì)胞就無法正確分裂，傳給子細(xì)胞的染色體數(shù)會受到影響。那么著絲粒形成究竟需要多少CENP-A呢？我們需要想辦法定量這種納米級的分子，”文章的第一作者Dani Bodor解釋道。

研究團(tuán)隊(duì)通過基因工程技術(shù)，將編碼一種熒光蛋白的基因與CENP-A基因融合，使細(xì)胞生產(chǎn)的所有CENP-A蛋白都發(fā)熒光。隨后他們在顯微鏡下觀察這些細(xì)胞，對整個細(xì)胞和著絲粒處的熒光進(jìn)行定量。他們發(fā)現(xiàn)，人類細(xì)胞中大約有400個CENP-A分子出現(xiàn)在著絲粒處。研究人員指出，上述方法也可以用來解決其他的生物學(xué)問題。

“類似技術(shù)原本是用于酵母的，之前還沒人將其用于更為復(fù)雜的細(xì)胞，而我們從中獲得了啟示。酵母細(xì)胞的形態(tài)和大小都差不多，但人類細(xì)胞的形態(tài)和大小差異較大，增加了這類技術(shù)在使用時的復(fù)雜性。”Dani Bodor說。

最后，研究人員采用另外兩種技術(shù)對結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究顯示，不論哪種方法檢測，著絲粒處的CENP-A分子都在四百個左右。

“著絲粒需要非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，以保證染色體在細(xì)胞分裂過程中正確傳遞給子細(xì)胞。在細(xì)胞分裂時，CENP-A蛋白也會傳給子細(xì)胞，但各細(xì)胞收到的分子數(shù)量是不一樣的。細(xì)胞擁有400個分子，就能確保有足夠的CENP-A傳遞下去形成著絲粒。確定CENP-A的數(shù)量，有助于我們理解著絲粒的形成和遺傳。”

“如今，越來越多的實(shí)驗(yàn)室開始著手解決生物學(xué)中的定量問題。而我們的方法在這一方面非常有用，”Lars說。