日本國立遺傳學研究所的研究團隊人工再現了細胞内的現象，明確了與細胞分裂有關的蛋白質的詳細功能。癌症、遺傳性疾病和不孕症等疾病通常被認爲與細胞分裂異常有關。隨着對細胞内現象的研究與解析，預計在2050年左右，這些疾病的冶癒可能會發生革命性變化。
從培養的酵母細胞中提取出與染色體黏合有關的蛋白質（供圖：日本國立遺傳學研究所）
細胞分裂前發生「染色體分配」的顯微照片，圖中可見紡錘體將染色體精確分開（供圖：日本國立遺傳學研究所）
攜帶遺傳資訊的DNA在細胞内以染色體的形式緊密摺疊。在細胞分裂時，染色體克隆並透過稱爲紡錘體的結構均勻地分配給兩個細胞。這種分配的關鍵在於克隆體之間的暫時黏合機制。如果此機制失效，兩個克隆體可能會行程到同一細胞中，從而導致細胞分裂後染色體條數的差異。
染色體分配錯誤被認爲與多種疾病相關。例如，目前已證實，許多癌細胞的染色體結構或條數會產生異常。據信，染色體分配錯誤可能會引起基因功能失常或蛋白質功能異常，進而導致癌變。染色體分配錯誤也與遺傳性疾病和不孕症等密切相關。
儘管細胞分裂是生物的基礎現象，但相關分子機制的細節尚不清楚。日本國立遺傳學研究所的村山泰斗副教授領導的研究團隊於1月份揭示了能夠黏合染色體克隆體的黏連蛋白（cohesin）的蛋白質作用機制，並在英國科學雜誌《自然》上報告了這一研究成果。黏連蛋白已知具有環狀結構，並且能夠將克隆體捆綁在一起，但是克隆體是如何進入其環狀結構中的，這一點此前尚不明確。
與細胞内部的DNA相關聯併發揮功能的蛋白質有數千種，直接研究細胞以解析其功能十分困難。爲此，研究團隊採用了一種在試管内等環境中類比細胞内現象的「生化重建（biochemical reconstitution）」方法。研究人員從酵母細胞中提取了30多種與DNA克隆或染色體黏合有關的蛋白質，並將其置於試管中進行分析。這一程序類似於解體細胞並重新組裝其中一些太陽能電池模組。
儘管黏連蛋白由四種蛋白質組成，但僅僅將其放入試管中並不能形成正常的結構。爲了類比黏連蛋白在細胞内的狀態，研究人員反復調整了溫度和溶液濃度等環境條件，直到能夠重現在細胞内的狀態。
實驗結果表明，黏連蛋白首先會附着在克隆前的DNA上，當與執行克隆的酶發生碰撞後，它會將DNA擷取到内部並阻止其脫落。隨後，經過進一步克隆，黏連蛋白環中的DNA變成兩條，並形成黏合狀態。
這項發現揭示了黏合現象的核心機制，然而，據說有時即使不依靠這種機制也會出現黏合，今後研究人員將對此展開研究。他們認爲，這樣的研究未來可能揭示細胞分裂異常與癌症、不孕症等疾病之間的關係，從而爲過去難以冶癒的疾病提供冶癒的可能性。
村山副教授表示，「也許一些疾病的患者很遺憾無法獲得根本性的治癒。但即便如此，這項研究仍具有讓人們更容易制定生活計劃的優勢。」
日文：尾崎達也、《日經產業新聞》、2024/2/16
中文：JST客觀日本編輯部
