研究人员在细胞分裂的精确机制中揭示了阿尔茨海默病相关蛋白tau的新角色。细胞分裂是伤口愈合、毛发生长和细胞持续更新等过程的基础。在这一过程中，染色体必须均匀分配到两个子细胞中，任何小错误都可能导致细胞异常，如癌症或发育缺陷。

来自韩国浦项科技大学（POSTECH）的研究团队发现，tau蛋白在维持这一精确性方面可能发挥关键作用。他们的研究成果已发表在《Nature Communications》期刊上。

tau蛋白因其与阿尔茨海默病的关系而受到广泛研究。在健康神经元中，tau有助于稳定细胞内的微管结构，微管是细胞骨架的重要组成部分，参与细胞形态维持和物质运输。然而，在阿尔茨海默病患者中，tau会异常聚集形成神经原纤维缠结，导致神经元功能障碍。近期研究还表明，tau能够将分子聚集成小液滴状结构，称为凝聚体，这种相分离现象在细胞信号传导和基因表达调控中具有重要作用。尽管如此，tau与DNA的相互作用尚不明确，因此研究团队决定进一步探讨这一领域。

染色体的分离机制

在细胞分裂过程中，染色体由微管纤维引导并分离，这些微管将染色体拉入两个新细胞中。为确保这一过程的正确进行，染色体必须准确附着于微管上。为了探讨tau在这一步骤中的作用，研究人员进行了使用单个DNA分子的实验，利用单分子操纵技术实时观察tau与DNA的相互作用。

实验结果显示，tau能够与DNA结合并形成凝聚体。tau能够沿着DNA链移动，并将附近的DNA链拉拢在一起，这表明tau在组织染色体结构方面可能发挥作用，类似于一种分子胶水，帮助染色体在分裂过程中保持紧凑和有序。

通过高分辨率荧光成像，研究团队确认这些tau–DNA凝聚体作为连接点能够捕获微管。这一行为在控制实验室条件和活细胞中均得到了观察，表明tau可能直接参与染色体与微管的初始连接，这是细胞分裂中染色体正确分离的关键步骤。

研究还发现，tau的磷酸化状态会影响这一过程。当细胞产生类似阿尔茨海默病患者的tau形式（即过度磷酸化tau）时，染色体在分裂过程中往往未能正确对齐，导致染色体分离错误。这表明，即使是tau的微小化学修饰也可能干扰细胞分裂的准确性，从而可能解释为什么阿尔茨海默病患者中某些细胞（如神经干细胞）的增殖异常。

对疾病研究的更广泛影响

研究人员认为，这些发现可能为研究不孕症、先天性疾病以及阿尔茨海默病等神经退行性疾病开辟新的方向。例如，染色体分离错误是导致胚胎发育异常和流产的常见原因，而tau的功能异常可能在其中扮演角色。此外，在阿尔茨海默病中，tau的病理改变可能不仅影响神经元的功能，还可能影响神经发生和脑修复过程。

该研究的负责人Minju Shon教授表示：“这项工作表明，tau不仅可以直接与微管相互作用，还可以与DNA相互作用，可能将这两种结构联系起来。它还表明，tau可能参与染色体首次与纺锤微管建立连接的早期阶段，这为理解细胞分裂的分子机制提供了新视角。”