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细胞分裂分为对称细胞分裂(SCD)和不对称细胞分裂(ACD)。不对称和对称有丝分裂之间的平衡在整个生命周期的时间和空间上必须得到精确控制。协调细胞不对称分裂需要控制大量的细胞内外生物过程和信号网络,这些事件的干扰导致细胞群内自我更新和分化的动态改变,这与癌症的生长和进展高度相关。染色体DNA的非随机分离是细胞不对称分裂中的一个关键科学问题,即携带母本旧DNA链的染色单体仅由两个子细胞之一继承。虽然这一现象已经在几个物种和细胞类型中观察到,但我们对非随机DN A分离的机制和生理相关性知之甚少。已有研究显示,肌肉干细胞的不对称细胞分裂频率受氧张力的显着影响;骨骼肌急性组织损伤中,也可以观察到肌肉干细胞中的染色体的非随机分离[62];人肺癌细胞中也描述了在染色体模板DNA链的非随机分离与细胞接触、高细胞密度、低氧(1%)和血清剥夺相关。这些证据都提示了染色体DNA非随机分离可能受到微环境的调控。此外,染色体的成功复制,及随后在有丝分裂期间的均匀分离对基因组稳定性维持至关重要。研究证明复制压力受微环境的精细调控,且对基因组的稳定性维持至关重要。因此,我们猜想,复制压力是否诱导了染色体DNA的差异化,进而影响了染色体DNA的非随机的分布。本团队在人骨肉瘤(U-20S)细胞上利用APH等复制压力诱导试剂引发复制压力的产生,证明了复制压力可以诱导染色体模板DNA的非随机分离,而且癌基因诱导的DNA复制压力(RS)也能诱导染色体模板DNA的非随机分离,这提示诱导染色体DNA的非随机分离与癌症相关。进一步的数据显示,子代细胞对染色体DNA的这种偏倚遗传伴随着DNA损伤反应(DDR)的不对称分布,且这种不对称的DNA损伤反应主要发生在端粒上。机制上,本研究发现,ATR/CHK1信号通路在端粒DNA损伤不对称分布介导的染色体DNA非随机分离中起着重要作用。此外,本研究利用活细胞工作站,通过实时动态观察到继承母本旧DNA链的子细胞保持了基因组的稳定性,而携带受损DNA链的子细胞则经历了细胞周期停滞或细胞死亡。本团队在损伤染色体DNA非随机分离方面的研究,不仅为复制压力诱导的癌细胞群的基因组稳定性维持提供了深入了解,而且还为开发新的癌症诊断和治疗方法提供了新思路。综上所述,本课题首次发现了 DNA损伤反应在有丝分裂后的不对称分裂,这种不对称分裂的DNA损伤反应偏好定位在端粒上,且依赖于有丝分裂期的ATR/CHK1信号通路。更为重要的是,我们发现DNA损伤反应的不对称分裂促进染色体DNA非随机分离,可能是染色体DNA非随机分离的一个潜在机制。