天气预报: 合肥研究院主页English旧版主页联系我们
科学岛新闻网
强磁场中心发现27T稳态强磁场影响人体细胞有丝分裂纺锤体
文章来源: 张磊 刘娟娟 发布时间: 2017-03-01

  近日,中科院强磁场科学中心张欣课题组与陆轻铀课题组以及哈佛医学院Timothy Mitchison院士合作,利用强磁场科学中心大科学装置四号水冷磁体,首次发现27T强稳态磁场能够显著改变人类细胞有丝分裂纺锤体的排布方向及形态,这也是目前国际上唯一一例20T以上强稳态磁场下的细胞生物学效应研究。该研究成果以“27 T Ultra-high Static Magnetic Field Changes Orientation and Morphology of Mitotic Spindles in Human Cells”为题在线发表在国际知名生物学期刊eLife(DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.22911)上。

  细胞有丝分裂是亲代细胞将遗传物质等精确平均地分配到两个子代细胞的过程,是决定细胞命运的关键步骤,对维持细胞的正常生理功能和生物体的生长发育至关重要。有丝分裂纺锤体是细胞在有丝分裂过程中形成的形似纺锤结构的特殊细胞器,并伴随着有丝分裂的进程而高度动态变化,从而调控染色体的正确排列和分离。因此,它的正确组装和取向决定了有丝分裂过程在时间和空间上的准确性。而微管蛋白是有丝分裂纺锤体的主要组成成分,其组装和去组装决定了整个纺锤体的形态。

  目前的研究表明,纯化的微管能够在中高强度的磁场下整齐排列,并且排列的效果与磁场强度呈显著正相关。人们推测微管是磁场作用于有丝分裂纺锤体的重要靶点,然而却一直缺乏细胞水平的实验验证。同时,由于磁体条件等的限制,目前国际上对于稳态磁场下的生物样品最高研究到17T,而20T以上的生物学效应研究尚属空白。

  张欣课题组与陆轻铀课题组依托中科院强磁场科学中心的大科学装置,初步建立起一套可以应用于不同磁体的生物样品孵育系统,并与哈佛医学院的Mitchison院士合作,在27T的稳态均匀强磁场下利用人鼻咽癌细胞(CNE-2Z)和人视网膜上皮细胞(RPE1)研究了有丝分裂纺锤体的排布方向及形态变化。实验结果显示,27T稳态强磁场产生的磁力矩既能作用于微管而改变纺锤体的形态;也同时通过影响微管和染色体来共同决定纺锤体的排布方向。并且,染色体的排布状态在稳态磁场对纺锤体的取向效应中占主导作用,其是否整齐排列在分裂期的赤道板上最终决定了纺锤体的方向。

  该研究成果不仅可以为探索有丝分裂纺锤体在发育生物学中的作用包括细胞命运和组织结构等提供借鉴,也可以为研究细胞骨架和有丝分裂在肿瘤生物学中的作用奠定基础。

  该研究获得了中科院百人计划和国家自然科学基金大科学装置联合基金等的支持。

  文章链接:https://elifesciences.org/content/6/e22911

   

  27T稳态强磁场可以通过微管和染色体来影响细胞纺锤体的取向

   
  • 科学岛报
  • 科学岛报
  • 科学岛报