阿爾茨海默病患者中,微管蛋白(如tau蛋白)的突變和異常磷酸化會影響微管的穩(wěn)定性和紡錘體的組裝,導致染色體分離異常和細胞周期紊亂。紡錘體功能障礙會導致染色體不穩(wěn)定,增加基因組的不穩(wěn)定性,進而影響神經元的正常功能和存活。正常情況下,成熟的神經元處于G0期,不會重新進入細胞周期。然而,阿爾茨海默病患者中,神經元可能會重新進入細胞周期,但由于紡錘體功能障礙,無法完成正常的細胞分裂,導致細胞凋亡。在神經元中,紡錘體的正常功能對于神經元的發(fā)育、分化和維持至關重要。紡錘體的異常可能導致細胞分裂過程中的停滯或凋亡。紡錘體實時成像紡錘體紡錘體結構
什么是紡錘體?它有多重要?紡錘體主要由微管蛋白組成,微管蛋白是一種含有α和β亞單位的異二聚體。紡錘體不是一成不變的,常常處于組裝和去組裝的動態(tài)變化過程中,一般在細胞分裂的中、后期,紡錘體結構較為典型。紡錘體主要有兩個作用:其一,排列與分配染色體;其二,決定細胞胞質分裂的分裂面。紡錘體的完整性決定了染色體分裂過程在時間和空間上的準確性。紡錘體就像一位聰明的大力士的雙手,在細胞分裂過程中,能精細的將等位染色體平均拉向細胞的兩極,確保分裂后的2個子細胞中的染色體數目相等。但是,如果這個大力士多了一只或幾只手,染色體的分配將紊亂,導致非整倍體。紡錘體損傷的增加多見于高齡婦女,或接觸某些化學物質的卵母細胞。在細胞分裂過程中,紡錘體對卵母細胞染色體的平衡、運動、分配、和極體的排出非常關鍵。卵母細胞成熟過程中的兩次減數分裂形成兩次紡錘體,卵母細胞受精、雌雄原核融合后又會形成有絲分裂紡錘體。香港輔助生殖紡錘體揭示卵母細胞關鍵結構紡錘體的形成與細胞骨架的重構密切相關。
解凍后的卵母細胞在無損觀察技術的支持下,可以直接進行紡錘體觀察,無需進行任何形式的固定和染色處理。這一技術能夠迅速評估解凍后卵母細胞的質量,包括紡錘體的形態(tài)、位置、穩(wěn)定性等關鍵指標,為后續(xù)的受精和胚胎發(fā)育提供重要參考。無損觀察紡錘體技術已逐步應用于臨床輔助生殖技術中。醫(yī)生可以在不破壞卵母細胞活性的情況下,通過該技術評估其質量并選擇合適的卵母細胞進行受精和胚胎移植。這不僅提高了妊娠率和胚胎質量,還減少了因卵母細胞質量不佳而導致的移植失敗和流產風險。
體外構建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的動態(tài)變化,如微管的聚合和解聚、染色體的捕捉和分離等。通過高分辨率顯微鏡觀察,可以詳細記錄紡錘體的動態(tài)變化過程,揭示其背后的分子機制。體外構建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的功能機制,如紡錘體檢查點的調控、染色體分離的分子機制等。通過添加不同的蛋白和藥物,可以模擬不同的生理和病理條件,探究紡錘體功能的調控機制。體外構建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體缺陷的后果,如染色體非整倍性的發(fā)生、細胞周期的紊亂等。通過引入特定的突變或藥物,可以模擬紡錘體缺陷的情況,探究其對細胞分裂和基因組穩(wěn)定性的影響。體外構建的紡錘體模型可以用于篩選和驗證藥物,如抗病毒藥物等。通過測試藥物對紡錘體動態(tài)變化和功能的影響,可以評估藥物的效果和安全性,為新藥的研發(fā)提供實驗依據。紡錘體的微管具有極性,一端為正端,另一端為負端。
細胞生物學領域,紡錘體作為有絲分裂過程中的主要結構,發(fā)揮著至關重要的作用。它不僅確保了染色體的精確分離,還決定了胞質分裂的分裂面,從而保證了遺傳信息的穩(wěn)定傳遞和細胞增殖的準確性。紡錘體是一種在細胞分裂前期形成的臨時性細胞器,由微管、微管結合蛋白以及多種調節(jié)蛋白組成。微管是紡錘體的主干,由α、β微管蛋白異源二聚體及少量微管結合蛋白聚合而成,呈現出動態(tài)生長和縮短的特性。在動物細胞中,紡錘體由星體微管、極間微管和動粒微管構成,這些微管在中心體的引導下,從兩極向中心區(qū)域延伸,形成一個類似紡錘的形狀。而在植物細胞中,紡錘體則是由細胞兩極發(fā)出的紡錘絲直接構成,不含有星體微管,因此被稱為無星紡錘體。紡錘體微管的排列方向決定了染色體分離的方向。上海紡錘體提高冷凍保存效率
紡錘體的異常也是疾病發(fā)生和發(fā)展的一個重要因素。紡錘體實時成像紡錘體紡錘體結構
如何觀察紡錘體呢?在普通光學顯微鏡下,人類卵母細胞是半透明的,無法對紡錘體的結構進行觀察和分析。傳統(tǒng)方法是用一種特異的DNA熒光染料對卵母細胞染色,在紫外光下可顯示紡錘體,這種免疫熒光方法對卵母細胞有損傷,不能應用于臨床。為了更好的觀測紡錘體,美國海洋生物學實驗室的R.Oldenbourg等利用紡錘體的雙折射特性,開發(fā)出偏振光顯微鏡?,F今,偏振光顯微鏡已經發(fā)展成為一種無創(chuàng)性的觀察和分析紡錘體動態(tài)結構的顯微觀測系統(tǒng),我們也叫它紡錘體觀測儀。它不僅能對雙折射性紡錘體信號的有無進行定性分析,還能對信號的強弱進行定量分析。紡錘體實時成像紡錘體紡錘體結構