Nội dung

Cell division: Time to bud off Là bước cuối cùng trong sự phân chia tế bào, quá trình bào phân xảy ra khi 2 tế bào con chính thức tách rời nhau. Phương thức phối hợp giữa quá trình bào phân với bước trước nó là hậu kỳ, trong giai đoạn nhiễm sắc thể (NST) phân ly, vẫn chưa được biết rõ. Theo báo cáo trên tạp chí Cell, Barral và cộng sự đã phát hiện ra một con đường truyền tín hiệu – gọi là NoCut- làm nhiệm vụ cản trở sự hoàn tất bào phân bằng cách ngăn sự tách rời hai tế bào khi nghiên cứu tế bào nấm men đang mọc chồi có sai hỏng ở mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc. Như ta đã biết sự phân chia của NST được hỗ trợ bởi mặt phẳng xích đạo, nơi chứa rất nhiều chất gồm cả protein bó vi ống, Ase1. Ở tế bào động vật, sự sai hỏng của mặt phẳng xích đạo dẫn đến quá trình bào phân thất bại. Để kiểm tra sự cần thiết của mặt phẳng xích đạo trong quá trình bào phân ở tế bào nấm men đang mọc chồi, Barral so sánh sự phân chia của tế bào dạng hoang dại và tế bào ase1delta ( tế bào mất hoạt tính gen ase1). Thí nghiệm cho thấy phần lớn tế bào đột biến có trải qua quá trình thắt màng sinh chất nhưng chúng không thể tách rời nhau. Các tế bào này dính thành một chuỗi dài. Đột biến ở một số thành phần khác của thoi vô sắc, như protein tâm động Ndc10 và Ndc 80 (đóng vai trò quan trọng trong sự ổn định của thoi vô sắc), cũng làm mất khả năng bào phân của tế bào. Những khám phá trên cho thấy rằng mặt phẳng xích đạo cần thiết cho quá trình tách rời của tế bào. Tác giả đặt giả thuyết rằng nếu quá trình tách rời bị ức chế để đáp ứng lại với mặt phẳng xích đạo bị khiếm khuyết, thì các tế bào thiếu chất ức chế có thể tách rời thậm chí khi không có mặt phẳng xích đạo. Barral tiến hành kiểm tra xem sự bất hoạt của protein mặt phẳng xích đạo Aurora kinase Ipl1 (sự bất hoạt của riêng protein Aurora kinase Ipl1 không ảnh hưởng đến sự bào phân) có thể tái lập lại quá trình phân bào trên tế bào khiếm khuyết mặt phẳng xích đạo. Kết quả thí nghiệm diễn ra đúng như dự đoán, cho thấy rằng một mặt phẳng xích đạo hoàn chỉnh không hoàn toàn cần thiết cho quá trình bào phân và mặt phẳng xích đạo bị khiếm khuyết gây ra sự ức chế quá trình tách tế bào phụ thuộc vào Ipl1. Vì Ipl1 chưa bao giờ được phát hiện tại nút thắt, tác giả cho rằng Ipl1 ức chế sự tách rời thông qua các protein luân chuyển giữa nhân và nút thắt, giống như trong trường hợp của Boi1 và Boi2, các protein cùng họ với anillin. Dòng tế bào với ba đột biến tại ndc10-1 boi1 và boi2 có khả năng phân tách bình thường mặc dù mặt phẳng xích đạo bị khiếm khuyết, điều này cho thấy rằng tương tự như Ipl1, Boi1 và Boi2 có vai trò trong sự ức chế phân tách. Ở tế bào đột biến gen ipl1, Boi1 và Boi2 vẫn nằm trong nhân trong suốt chu kỳ tế bào và mất khả năng di chuyển đến nút thắt trong hậu kỳ của phân bào. Điều này cho thấy Ipl1 cần thiết cho khả năng di chuyển của Boi1 và Boi2, các tác nhân hoạt động theo sau Ipl1. Để xem xét vai trò sinh lý của Boi1 và Boi2 trong bào phân, Barral và cộng sự phân tích diễn tiến của quá trình bào phân ở tế bào dạng hoang dại và dạng đột biến hai gen boi1 và boi2. Khoảng thời gian từ lúc thắt màng tế bào đến lúc tách rời giảm đáng kể ở dạng đột biến kép so với dạng hoang dại. Trong tế bào ase1delta với mặt phẳng xích đạo khiếm khuyết, khoảng thời gian này kéo dài hơn so với dạng hoang dại. Sự kéo dài này phụ thuộc vào Boi1 và Boi2, bởi tế bào vừa không có Ase1 vừa có khiếm khuyết ở Boi1 và Boi2 hoàn thành quá trình bào phân với động học tương tự như tế bào bình thường. Phân tích trên gợi ý rằng Boi1 và Boi2 kiểm soát thời gian tách rời trong các tế bào bình thường và trì hoãn sự tách rời tế bào để đáp ứng lại với những khiếm khuyết của mặt phẳng xích đạo. Như vậy, các tác giả đã xác định được phương thức truyền tín hiệu, hoạt động như một cơ chế kiểm tra, có vai trò ức chế bào phân nhằm đáp ứng lại những khiếm khuyết ở giai đoạn tiền hậu kỳ. Câu hỏi đặt ra là tại sao phải cần một cơ chế kiểm tra như trên? Nhóm làm việc của Barral cho thấy rằng sự ức chế phân tách tế bào khi mặt phẳng xích đạo bị khiếm khuyết giúp ngăn chặn các NST bị gãy trong quá trình bào phân và vì thế chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc duy trì sự vẹn toàn của bộ gene. Bài gốc: 1. Norden, C. et al. The NoCut pathway links completion of cytokinesis to spindle midzone function to prevent chromosome breakage. Cell 125, 85–98 (2006) Ghi chú: - Cytokinesis (n): sự bào phân, nói về sự phân chia tế bào chất sau khi đã phân chia nhân (nhân phân – karyokinesis) - Cyto- (pre.): (Greek) tế bào, khoảng trống (used primarily in the extended sense of "animal or plant cell" [because cells were originally thought to be hollow]) - Karyo- (pre.): (Greek) nhân - Kinesis (suf.): di chuyển, động - Cell division (n): sự phân bào, bao gồm nguyên quá trình gồm các kì trung gian, trước, giữa, sau và cuối. - Signalling pathway: con đường tín hiệu