在有絲分裂中,紡錘體的形成與功能至關重要。首先,在有絲分裂前期,中心體復制并分離至細胞兩極,形成紡錘體的兩極。隨后,微管從兩極向中心區域延伸,形成紡錘體的主干。在中期,染色體在紡錘絲的牽引下,自動在赤道板排列整齊。當細胞進入分裂后期,紡錘體微管收縮,將染色體牽引至兩極,形成兩組數目相等的姐妹染色單體。這一過程確保了遺傳信息的準確傳遞,避免了染色體分離錯誤導致的遺傳異常。此外,紡錘體還決定了胞質分裂的分裂面。在染色體分裂的同時,紡錘體中的一部分微管不隨染色體分裂到兩極,而是停弛在紡錘體中心,形成紡錘中心體。紡錘中心體的中心區域為兩組極性相反的微管交疊區,稱為紡錘中心區,它決定了接下來的胞質分裂面。胞質分裂開始于分裂后期的較晚期,一般結束于分裂末期后1-2小時,此期間兩個子細胞由中心顆粒體連接。紡錘體通過精確控制胞質分裂面的位置,確保了細胞分裂的對稱性和穩定性。 紡錘體的異常可能與人類衰老和疾病的發生有關。MII期紡錘體液晶偏光補償器
染色體當細胞從間期進入有絲分裂期,間期細胞微管網絡解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體,再重組成紡錘體,介導染色體的運動;分裂末期紡錘體微管解聚,又重組形成細胞質微管網絡。可分為:動粒微管:連接染色體動粒于兩極的微管。極間微管:從兩極發出,在紡錘體中部赤道區相互交錯的微管。星體微管:中心體周圍呈輻射分布的微管。染色體的運動依賴紡錘體微管的組裝和去組裝。在這一過程中動粒微管與動粒之間的滑動主要是依靠結合在動粒部位的驅動蛋白和動力蛋白沿微管的運動來完成。極微管在紡錘體中部交錯,有些分布在極微管之間特殊的雙極馬達蛋白,其中2個馬達蛋白沿一條微管運動,另2個馬達結構域沿另一條微管運動。由于2條微管分別來自二極,故極性相反。當雙極驅動蛋白四聚體沿微管向正極運動時,紡錘體二極間距離延長。反之紡錘體距離縮短。深圳卵母細胞紡錘體紡錘體的異常可能導致遺傳信息的丟失或重復,進而引發遺傳性疾病。
液晶偏振光顯微鏡是一種將液晶可變減速器、電子成像及數碼成像技術結合起來的成像系統,能夠觀測到具有雙折性特征的細胞結構,如紡錘體和透明帶。Polscope成像系統無需對細胞進行固定和染色,因此能夠評估卵母細胞的質量與紡錘體、透明帶等的相關性。在紡錘體卵冷凍研究中,Polscope成像系統可用于實時監測冷凍過程中紡錘體的形態變化,評估冷凍保護劑的效果和冷凍速率對紡錘體的影響。此外,解凍后也可利用Polscope成像系統評估紡錘體的恢復情況和穩定性,從而篩選出高質量的卵母細胞進行后續操作。
胞質膜在動物細胞的細胞分裂結束時,母細胞在一個被稱為“胞質分裂”的過程中分裂成兩個子細胞和分區隔離的染色體。有絲分裂紡錘體控制胞質膜上的“胞質分裂”事件,但連接這兩個宏觀結構的機制一直不清楚。MarkPetronczki及其同事提供了一個結構和功能分析結果,他們發現**紡錘體蛋白(紡錘體中間區域和中間體中的一個蛋白復合物)是有絲分裂紡錘體與胞質膜間所缺失的聯系環節,這個聯系環節確保“胞質分裂”過程的***結果。本文作者還發現,**紡錘體蛋白的MgcRac***亞單元中的一個區域為一個“系繩”,它連接到胞質膜中的磷酸肌醇脂質上。[4]紡錘體的異常會導致細胞分裂錯誤,進而引發染色體不穩定性和遺傳性疾病。
近年來,隨著玻璃化冷凍技術的不斷發展,成熟卵母細胞紡錘體的冷凍保存研究取得了進展。研究表明,采用玻璃化冷凍法冷凍保存的成熟卵母細胞,在解凍后其紡錘體和染色體的形態及功能均能得到較好的保持。這主要得益于玻璃化冷凍過程中避免了冰晶形成對細胞的損傷,以及冷凍保護劑對細胞的有效保護。然而,值得注意的是,盡管玻璃化冷凍法在提高解凍存活率和妊娠成功率方面取得了成效,但仍存在一些問題。例如,冷凍過程中紡錘體的微管結構可能受到低溫的影響而發生解聚,導致染色體分離異常。此外,冷凍保護劑的毒性也可能對卵母細胞造成一定的損傷。為了克服這些問題,研究者們進行了大量的實驗和優化工作。例如,通過改進冷凍保護劑的配方和濃度,降低其對細胞的毒性;通過優化冷凍速率和程序,減少冷凍過程中對細胞的機械損傷;以及通過篩選和評估不同冷凍載體和保存時間對卵母細胞冷凍效果的影響,尋找好的冷凍保存條件。紡錘體的微管通過動態不穩定性來不斷增長和縮短,從而牽引染色體運動。昆明偏光成像紡錘體揭示卵母細胞關鍵結構
研究紡錘體的結構和功能有助于深入了解細胞分裂的復雜機制。MII期紡錘體液晶偏光補償器
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定,增加基因組的不穩定性,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育、分化和維持至關重要。 MII期紡錘體液晶偏光補償器