زیست‌شناسانی که مکانیک تقسیم سلولی را مطالعه می‌کنند، سال‌ها در مورد میزان نیرویی که موتورهای مولکولی سلول، کروموزوم‌ها را در سلول می‌پوشانند و آماده می‌شوند تا نسخه‌ها را به قطب‌های مخالف در ساختاری شبیه پل بفرستند، اختلاف نظر دارند. به نام kinetochore برای تشکیل دو سلول جدید. توماس مارسکا، زیست شناس سلولی در دانشگاه آمهرست ماساچوست، می گوید: این سوال برای درک چگونگی تقسیم سلول ها ضروری است.
همانطور که او می گوید، "می دانیم که تا زمانی که نیروهای کششی و قدرت آنها را درک نکنیم، نمی توانیم به طور کامل ساختار kinetochore را درک کنیم، اما برآوردها در سراسر نقشه وجود داشته است.آنها از نظر بزرگی صدها برابر متفاوت هستند و برخی از آنها هزار برابر است. اما حالا، فکر می‌کنم بالاخره به جواب رسیده‌ایم."
زیست شناس خاطرنشان می کند: تفکیک صحیح کروموزوم ها یک گام اساسی و ضروری در تقسیم دقیق سلولی است. تفکیک نادرست کروموزوم منجر به آنیوپلوئیدی می شود که علت اصلی سقط جنین و ناهنجاری های کروموزومی است و همچنین با سرطان مرتبط است.
مارسکا و همکارانش در UMass Amherst با استفاده از دو حسگر نیروی مختلف برای اندازه‌گیری نیروهای متضاد در سلول‌های مگس سرکه در حال تقسیم هستند پیشنهاد کرده‌اند که الیاف کینتوکور صدها پیکون نیوتون نیروی جهت‌دار قطبی را بر روی کینتوکورها اعمال می‌کنند و این موضوع را حل می‌کند که چقدر نیرو است. به بار آورد. جزئیات در شماره فعلی Nature Communications ظاهر می شود.
در آزمایش‌هایی که در طول سه سال انجام شد و بیش از ۳۲۰۰ نقطه داده به دست آمد، مارسکا می‌گوید: «ماهیت آزمایش‌ها مستلزم آن بود که بسیاری از کینتوکورهای فردی زیر میکروسکوپ تجسم شوند و به‌دقت آنالیز شوند.داده ها با نیرو بسیار زیاد مطابقت داشتند. در دنیای موتورهای مولکولی در مقیاس نانو، نیروهایی که اندازه‌گیری کردیم بسیار زیاد هستند. در داخل سلول ها انواع مختلفی از موتورها وجود دارد، بسیاری از آنها مانند دوندگان سرعت هستند، اما آنچه ما اندازه گیری کردیم بیشتر شبیه یک بولدوزر است که نیروی زیادی را با سرعت آهسته اما ثابت تولید می کند. امیدوارم نتایج ما به حل این سوال دیرینه کمک کند."
او اشاره می کند که در تقسیم سلولی طبیعی، کروموزوم ها در نزدیکی مرکز سلول قرار می گیرند، جایی که ساختاری به نام دوک دوکپی از هر کروموزوم را در یک راستا قرار می دهد و به جداسازی آنها کمک می کند. همه اینها به ساختار پروتئینی پل مانندی به نام kinetochore نیاز دارد که نیرو یا کشش مناسب را حفظ کند، مانند کابل‌های پل که کروموزوم‌ها را در تعامل با رشته‌های دوکی به نام میکروتوبول‌ها تثبیت می‌کنند. هنگامی که سلول آماده تقسیم است، موتورهای مولکولی نسخه های کروموزوم را از هم جدا می کنند. میکروتوبول‌ها نیز نقش فعالی در این فرآیند بازی می‌کنند و با پیشرفت تقسیم، مانند پوست موز کنار می‌روند.
مارسکا می‌گوید: «دانستن میزان نیرویی که میکروتوبول‌ها و دوک بر روی کینتوکور وارد می‌کنند بسیار مهم است، زیرا مانند یک پل است. "اگر نمی دانید نیروی مورد نیاز برای پشتیبانی از پل چیست، یک بخش اساسی از داستان را از دست داده اید. شما نمی خواهید از روی پل با این همه عدم اطمینان در مورد نیروهایی که روی آن عمل می کنند رانندگی کنید. این سوال نیرو نشان دهنده یک شکاف بزرگ در درک اولیه ما از زیست شناسی سلولی است، به ویژه از آنجایی که kinetochore ها مسلماً مهم ترین ساختارهای انتقال نیرو در سلول هستند؛ آنها مانند دروازه طلایی یا پل های بروکلین در دنیای سلولی هستند."
برای این کار، او و دانشجویان فارغ التحصیل آنا یه و استوارت کین از دو حسگر نیروی متفاوت در kinetochoreها استفاده کردند. آنها از سلول‌ها روی میکروسکوپ‌های قدرتمند تصویربرداری کردند که نور ساطع شده از مولکول‌های فلورسنت را در هر حسگر تشخیص می‌دهند. یکی از سنسورها به گونه ای طراحی شده بود که با اعمال نیرو به آن فلورسانس کاهش یافته و دیگری تحت کشش روشن تر می شود.از آنجایی که هر دو سنسور قبلاً کالیبره شده بودند، تغییرات اندازه‌گیری شده در فلورسانس با اعمال مقدار معینی نیرو مطابقت داشت. دو روش گزارشگر با هم موافق بودند و به محققان این امکان را می‌داد تا به نتیجه قوی‌تری در مورد میزان نیروی اعمال شده به حرکت‌های حرکتی دست یابند.
"موتورهایی که در امتداد مسیرهای میکروتوبول حرکت می کنند مانند اتومبیل های بزرگراه، کارهای زیادی را در سلول انجام می دهند. اما داده های ما ما را به این باور رسانده است که در واقع این خود مسیرهای میکروتوبول هستند که بیشترین توانایی را در تولید مقدار دارند. مارسکا می گوید، نیرویی که اندازه گیری کردیم. قوی است اما سریع نیست، و ما فکر می‌کنیم این جاده‌ها هستند، نه موتورها که بیشترین نیرو را اعمال می‌کنند.»
برای این کار، برخی از داده‌ها در هسته میکروسکوپ نوری و مرکز عالی نیکون در مؤسسه علوم کاربردی زندگی UMass Amherst با پشتیبانی مرکز علوم زیستی ماساچوست جمع‌آوری شد. بودجه از UMass Amherst، بنیاد March of Dimes، چارلز اچ.بنیاد هود و موسسه ملی علوم پزشکی عمومی NIH.
