细胞分裂时如何暂停细胞回收系统

Babraham Institute的研究结合了细胞信号传导，自噬，质谱和成像技术，解决了一个基本问题，即细胞分裂过程中细胞回收过程是否停止。此外，研究人员已经确定了所涉及的机制，并描述了通常的抑制系统和自噬相互联系的有丝分裂特异性抑制。由这项研究由西蒙·库克(Simon Cook)小组领导的研究所信号研究计划今天发表在《分子细胞》杂志上。

自噬是细胞回收过程，可平衡细胞构件的可用性与需求。如果需求超出可用性，则自吞噬功能可确保将非必要组件分解并重新利用。自噬在我们的细胞中至关重要，因为它可以使细胞应付压力，例如减少营养供应。这对于正确的胚胎发育至关重要，而自噬的问题与多种疾病和失调有关。实际上，据推测，此处报道的有丝分裂期间的自噬抑制可确保在此脆弱时期内保护基因组，防止基因组不稳定，衰老和癌症的特征。

“将研究所不同小组的专业知识汇聚在一起，使我们能够就有丝分裂期间是否抑制自噬提供一个明确的答案。此外，我们已经能够描述所涉及的机制，以便更清楚地了解什么实际上正在发生，”该研究所信号研究计划小组负责人西蒙·库克博士说。

研究人员使用荧光标记和人类细胞系的活细胞成像明确证明自噬在有丝分裂过程中受到抑制。

在细胞不分裂的通常条件下，当细胞中有足够的氨基酸可满足其蛋白质合成要求时，mTORC1蛋白复合物会抑制自噬。但是，一旦氨基酸水平下降，mTORC1就会失活。这样可以缓解抑制和自噬的过程，产生氨基酸和其他结构单元，以确保满足细胞的需求。

在细胞分裂过程中，通常被保护在细胞核中的细胞DNA被释放到更宽的细胞空间中。提出这一建议是为了使DNA容易受到自噬的消化和破坏，促使先前的研究人员提出，必须在细胞分裂过程中抑制自噬以保持基因组完整性。这个概念受到其他人的质疑，他们报告说自噬在分裂过程中得以维持。

该研究所的研究人员发现，在有丝分裂过程中，没有建立通过mTORC1抑制自噬的营养反应机制。取而代之的是，它被有丝分裂本身的关键调节剂CDK1取代，它对营养缺乏没有反应。这具有使自噬的条件控制脱钩的作用，使自噬最终停止，直到细胞分裂过程完成。

理查德·奥德尔(Richard Odle)，该论文的第一作者，在获得博士学位的同时承担了这项工作。西蒙·库克小组的学生说：“使用由Ktistakis小组开发的自噬模型和mTORC1，我们能够证明有丝分裂过程中缺乏自噬体(细胞的回收工厂)。此外，我们确定了调控开关从mTORC1到CDK1，为有丝分裂期间的自噬提供了基本的新见识，并为以后的相关研究领域提供了清晰的信息。”