细胞分裂是指由一个母细胞产生两个或若干子细胞的过程，其对于生物体极其重要，是生物体生长和繁殖的基础。细胞分裂发生错误，会导致出生缺陷或是为癌症创造条件。来自俄克拉荷马医学研究基金会的一项新研究揭示了细胞分裂之时，两种基因共同作用确保染色体正确分配的机制，其提供的新见解有可能推动未来的癌症治疗开发。
在发表于《科学》（Science）杂志上的一篇论文中，俄克拉荷马医学研究基金会的研究人员Dean Dawson博士和Regis Meyer博士揭示：Ipl1和Mps1这两个基因对于细胞正确分裂及生物体自身极其重要。如果能够对这些“主控”基因进行控制，可能有助于医生靶向破坏癌前细胞或防止出生缺陷。
Dawson 说：“人体以单个细胞为起始。通过细胞分裂过程，万亿的细胞组成了我们的身体。每一次的细胞分裂都必须完美无缺，以确保每个新细胞能够遗传一套正确的染色体。鉴于细胞分裂的数量之多，并没有较多的错误是非常令人惊叹的。我们实验室的主要研究兴趣是：研究参与细胞分裂的机器，了解某些罕见情况下其发生故障的原因。”
“当细胞分裂之时，它们会首先复制DNA。可以将细胞视之为像一个工厂。首先，它进行染色体复制，确保每条染色体变为一对，然后让它们排列成行，将配对染色体分离，让每个拷贝进入到一个子细胞中。通过这样，一套完整的染色体进入到每个新子细胞中，确保了细胞分裂生成的两个新细胞都拥有一套完整的DNA。”
为了正确地做到这一点，每条染色体被附着到一种细胞绞车上。正好在细胞分裂前，绞车将染色体拖动到新子细胞中。在实验室中，Dawson利用高倍显微镜观察了酵母细胞中的细胞分裂过程。然而在观察这一过程时，Meyer和Dawson看到了一些意外的事情：当细胞将染色体附着到绞车上时，它们会不断地犯错。
Dawson 说：“大约80%的时间，染色体都会被挂到错误的绞车上，细胞将两个拷贝的染色体拉到同一边，而非分别将它们拉向一个新子细胞。如果细胞像这样分裂，你会有各种各样的问题。没有获得染色体的细胞将有可能会死亡。接收到太多染色体的细胞有可能会陷入麻烦。不适当的染色体数目是出生缺陷的主要原因，也是肿瘤细胞的一个共同特征。”
然而，随着研究进一步的深入，Dawson发现Ipl1和Mps1基因充当了质量控制因子。当一条染色体被拉到错误的一边时，一个基因负责断开绞车，随后另一个基因负责将其连接到一个新的绞车上。“这些基因是主控因子。如果将它们除去，整个过程就会出现混乱，”Dawson说。
尽管这些基因是负责纠正有可能致癌的错误，研究人员发现：具有异常染色体数目的癌细胞相比正常细胞甚至更加依赖于Ipl1和Mps1。一些研究团体现正研究靶向这些基因的途径，将之作为一种潜在的抗癌治疗。
“我们认为这项研究将有助于设计这些化合物。当你确切了解这一过程的运作机制时，你就会知道如何更好地精巧地设计治疗，”Dawson说。
Mps1 and Ipl1/Aurora B Act Sequentially to Correctly Orient Chromosomes on the Meiotic Spindle of Budding Yeast
Régis E. Meyer, Seoyoung Kim, David Obeso, Paul D. Straight, Mark Winey,Dean S. Dawson
The conserved kinases Mps1 and Ipl1/Aurora B are critical for enabling chromosomes to attach to microtubules such that partner chromosomes will be segregated correctly from each other, but the precise roles of these kinases have been unclear. Here, we imaged live yeast cells to elucidate the stages of chromosome-microtubule interactions and their regulation by Ipl1 and Mps1 through meiosis I. Ipl1 was found to release kinetochore-microtubule (kMT) associations following meiotic entry, liberating chromosomes to begin homologous pairing. Surprisingly, most chromosome pairs began their spindle interactions with incorrect kMT attachments. Ipl1 released these improper connections while Mps1 triggered the formation of new force-generating microtubule attachments. This microtubule release and reattachment cycle could prevent catastrophic chromosome segregation errors in meiosis.
