钙在细胞分裂之前有助于染色体凝聚

大阪大学主导的日本研究揭示了有丝分裂期间钙离子在染色体凝聚中的作用; 活细胞的高分辨率成像显示，在钙存在的情况下，紧密的球状染色体会变成纤维状并在不存在的情况下膨胀。在细胞分裂之前，当亲本细胞分成两个子细胞，每个细胞具有相同的遗传信息组时，复制的染色体变得浓缩并沿着细胞中间的纺锤体排列。这是有丝分裂的中期阶段。染色体由缠绕在组蛋白上的DNA链组成，形成类似于细绳上的珠子的核小体。的染色体结构是通过组蛋白的变化，染色体的支架蛋白，和带正电的离子(阳离子)保持。然而，去除支架蛋白对染色体浓缩没有影响，这表明另一个因素导致中期染色体的组织。现在，大阪大学领导的工作已经揭示了钙离子(Ca2 +)在染色质纤维压实中起关键作用。该研究报告在科学报告中报道。

钙是一种通用的第二信使，具有许多功能，包括细胞周期的进展。在有丝分裂期间，Ca2 +和镁离子(Mg2 +)都从储存细胞器中释放出来以结合染色质，尽管Ca2 +比Mg2 +多六到八倍，这表明它具有更重要的作用。由大阪大学的Hideaki Takata，Kiichi Fukui和Rinyaporn Phengchat领导的研究小组首次证实Ca2 +是有效防止染色体在有丝分裂期间错位的必要条件，然后使用基于荧光衰减(FLIM-FRET)的分子相互作用的成像评估来证明染色体在没有细胞内Ca2 +的情况下不太紧凑。

同样的成像过程还揭示了活HeLa细胞的Ca2 +水平的变化改变了染色体压实的程度，重新添加Ca2 +导致染色体压实。因此，Ca 2+似乎控制冷凝和解凝之间的转变。研究第一作者Rinyaporn Phengchat表示，“虽然以前的研究证明了使用分离的染色质进行核小体包装”，但这种研究结果应该在体内得到证实，因为我们使用敏感的FLIM-FRET技术，提供了高水平的空间分辨率。

然后该团队使用扫描电子显微镜以非常高的分辨率显示染色体结构。“Ca2 +对染色体结构具有浓度依赖性影响”，相应的作者Hideaki Takata解释说，“导致染色体从扩展的纤维结构变为紧密的球状结构，随着Ca2 +水平的增加。”

研究人员提出，在没有Ca2 +的情况下，带负电荷的DNA不太中和，从而阻止其凝结并延迟进入细胞周期的前中期。“我们认为缺乏Ca2 +会干扰纺锤体上的染色体组织，导致它们不对齐，”相应的作者Kiichi Fukui说。“相反，有丝分裂期间Ca2 +的正常上升水平促进了核膜破裂后的染色体凝聚。”

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