顛覆教科書觀念!中研院發現第三種細胞分裂模式「無合成分裂」,《Nature》期刊專文推薦

顛覆教科書觀念!中研院發現第三種細胞分裂模式「無合成分裂」,《Nature》期刊專文推薦
陳振輝研發多顏色活細胞標誌工具(Palmskin),用上百種不同顏色來標誌不同的表皮細胞(圖片來源:中研院新聞稿)

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陳振輝說明,由於斑馬魚幼魚在特定的發育階段長得很快,體表面積需要快速增加;這種分裂方式能讓表皮細胞在資源有限的情況下,能有彈性地快速延展,使生物個體有效率地增加體表局部面積。

(中央社)中央研究院助研究員陳振輝團隊以斑馬魚為研究對象,發現「無合成分裂」細胞分裂模式,顛覆過去180年來只有2種細胞分裂模式的觀念,研究成果登國際期刊《Nature》並獲專文推薦。

中研院2日舉辦「顛覆過去發現!中研院團隊首揭細胞無合成分裂 登上《Nature》期刊」記者會。

中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊在研究斑馬魚發育時,意外發現另一種獨特的細胞分裂方式,其分裂過程不需要進行遺傳物質(DNA)複製,因此命名為「無合成分裂」,於今(2022)年4月登上知名國際期刊《自然》(Nature),並獲專文推薦。

中研院說明,德國植物學家馮莫爾(Hugo von Mohl)在1835年首次觀察到細胞分裂後,過去180年來,大家只知道兩種細胞分裂方式為「有絲分裂」、「減數分裂」,透過製造新的細胞,讓生物體的發育、生長與繁殖成為可能。

陳振輝團隊以斑馬魚為研究對象,長期深入探索生物再生過程的細胞和分子機制;意外發現,當斑馬魚在個體發育的特定階段,最表層的皮膚細胞,原被認為不會分裂增生的體細胞,其單一母細胞竟然可以分裂2次,共產生4個子細胞,且這些子細胞皆不具有完整的母細胞DNA。

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圖片來源:中研院新聞稿
陳振輝以斑馬魚為研究對象,長期深入探索生物再生過程的細胞和分子機制,研發多顏色活細胞標誌工具(Palmskin),用上百種不同顏色來標誌不同的表皮細胞,並能即時、高解析度追蹤斑馬魚體表所有皮膚細胞的動態行為。

研究團隊利用一個數學幾何模型作為基礎,並與中研院化學研究所研究員許昭萍及研究人員顏清哲跨領域合作,進行細胞體積變化的定量分析,發現斑馬魚單一表皮細胞經過兩次「無合成分裂」之後,整體的表面積可增加6成。

陳振輝說明,由於斑馬魚幼魚在特定的發育階段長得很快,體表面積需要快速增加;這種分裂方式能讓表皮細胞在資源有限的情況下,能有彈性地快速延展,使生物個體有效率地增加體表局部面積,以維持表皮細胞穩定的覆蓋率,為斑馬魚幼魚在特定發育階段所利用的應急策略。

陳振輝回憶,此篇論文投稿時間已經是2020年底的事,由於顛覆大家過去對於細胞分裂的認識,初期就收到很多審查意見,「但不只審稿人有意見,我們自己也想知道是否還有其他可能的解釋」。

陳振輝說,一開始,團隊原本只想觀察表皮細胞如何移動或脫落,沒想到卻看到此獨特現象,還以為會不會是研究工具出了錯,「怎麼跟教科書教的完全不同」,重複做了多次對照實驗。

團隊表示,目前對「無合成分裂」的了解尚在初步階段。由於斑馬魚是脊椎動物,也是科學家研究個體發育、再生反應及人類疾病常用的模式生物,預測此一新型的細胞分裂方式,或許不只限於斑馬魚體表的表皮細胞,仍有待更多研究探索。

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責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航