細胞分裂是指活細胞增殖及其數(shù)量由一個細胞分裂為兩個細胞的過程，分裂前的原始細胞是母細胞，分裂后形成的新細胞是子細胞。對于單細胞生物來說，細胞分裂代表著其個體的繁殖。而對于包括哺乳動物在內的多細胞生物來說，細胞分裂是個體生長、發(fā)育和繁殖的基礎。長期以來，對于細胞分裂的研究受到了學者們的廣泛關注。

　　近日，中國科學技術大學細胞動力學教育部重點實驗室姚雪彪、劉行聯(lián)合團隊的研究闡明了EB1蛋白相分離特征調控紡錘體動力學與細胞分裂命運抉擇的物理、化學機制，向解析生物大分子凝聚態(tài)調控細胞命運可塑性理論研究邁出了重要一步。研究成果發(fā)表于國際學術期刊《自然·細胞生物學》。

　　解析細胞分裂的微管動力學機制

　　細胞是生物體基本的結構和功能單位，也是生命活動的最小功能單元。細胞的形狀多種多樣，主要由細胞核與細胞質構成，表面有細胞膜。以蛋白質、核酸、多糖等為代表的生物大分子通過構筑形態(tài)與功能各異的區(qū)室，精準催化生物化學反應，調控細胞的穩(wěn)態(tài)與增殖質量。細胞骨架即真核細胞中的蛋白纖維網(wǎng)絡結構，是細胞區(qū)室化的物質基礎。細胞時刻都面臨保持現(xiàn)有的身份和狀態(tài)，還是轉變成另一種身份和狀態(tài)的抉擇。這種身份和狀態(tài)的維持或變化受到細胞內外各種因素的調節(jié)。各種細胞內外因素的相互作用使得細胞的命運具有可變和轉換的特征，這也就是細胞命運的可塑性。

　　此前，國外學者在解析家族性直腸癌基因APC突變體功能易感性時，發(fā)現(xiàn)了直腸癌基因APC的重要調控蛋白EB1。然而，由于人類基因組約有1000種含SxIP基序蛋白，EB1是如何招募眾多的APC類蛋白與動態(tài)變化的β-微管蛋白結合，一直是細胞生物學、生物物理學與分子病理學領域尚未得到解答的問題。

　　中國科學技術大學細胞動力學研究團隊在解析細胞分裂微管動力學機制時，于2009年發(fā)現(xiàn)并克隆了一個新穎的EB1結合蛋白TIP150。EB1結合蛋白TIP150含有典型EB1結合蛋白基序SxIP，負責招募微管解聚酶MCAK，在動態(tài)組裝微管的正末端形成催化區(qū)室。在此基礎上，中國科學技術大學細胞動力學研究團隊在2012年采用單分子技術TIRFM與FRET，解析了EB1與TIP150的動態(tài)作用機制與化學基礎。

　　揭示相分離特征與凝聚態(tài)的物質基礎

　　在上述研究的基礎上，姚雪彪、劉行聯(lián)合團隊在此次研究中利用活細胞光敏定位超高分辨顯微成像與熒光蛋白互補策略，探明了柔性區(qū)域堿性氨基酸在EB1二聚化與調控微管動態(tài)性的功能。姚雪彪、劉行聯(lián)合團隊利用多色單分子分析、非天然氨基酸嵌入與三維類器官多維度成像等方法，揭示了EB1第66位賴氨酸動態(tài)巴豆�；�修飾與微管結合的動態(tài)調控機制，及其對細胞分裂紡錘體定向穩(wěn)定性維系的作用機制。

　　此次研究中，姚雪彪、劉行聯(lián)合團隊發(fā)現(xiàn)了EB1蛋白在活細胞動態(tài)微管追蹤過程的液滴表征，結合超高分辨成像技術，揭示了EB1蛋白的相分離特征與凝聚態(tài)的物質基礎，并解析了相分離驅動EB1蛋白的微管正端追蹤功能。

　　此次研究闡明了EB1蛋白相分離特征調控紡錘體動力學與細胞分裂命運抉擇的物理、化學機制，對于解析生物大分子凝聚態(tài)調控細胞命運可塑性理論具有較為重要的意義，或將助力相關領域的研究進一步深入。