UT西南大学的研究人员发现了一种新的机制，通过这种机制，压力会导致细胞停止分裂。使用在UTSouthwestern开发的技术，该团队在酵母中发现了一种蛋白质，该蛋白质在阻止细胞周期方面发挥了以前未被认识的作用，细胞周期是一个细胞通过分裂成两个进行自我繁殖的过程。研究表明，在应对压力事件而积累后，Xbp1蛋白似乎抑制了细胞周期。

发表在《细胞生物学杂志》上的这一发现似乎解决了细胞周期的一个长期谜团。如果科学家能够在哺乳动物中鉴定出一种具有类似功能的蛋白质，这项研究可能最终会导致通过促进细胞分裂或相反的方式改善癌症治疗来加速伤口愈合的新方法。

“科学家们一直在研究这个基本过程近七年，”OrlandoArgüello-Miranda博士说，他是一名讲师，他与UTSW的LydaHill系的助理教授JungsikNoh博士共同领导了这项研究生物信息学。“我们基本上已经确定了一种蛋白质，可以在压力条件下停止细胞周期。”

科学家们早就知道，细胞周期由几个明确的阶段组成，即细胞从静止状态到随着细胞复制其遗传物质或DNA而增大的过程，这一过程称为DNA复制，浓缩其DNA，最后分裂分成两个“女儿”细胞。

人们早就知道，饥饿等压力事件可以使细胞进入一种称为静止的保护状态。Argüello-Miranda博士解释说，通常情况下，细胞周期会在DNA复制发生之前停止。然而，少数细胞似乎在该过程的其他时间点变得静止。

为了理解其中的原因，Argüello-Miranda博士、Noh博士和他们的同事研究了受到营养压力挑战的酵母细胞。研究人员能够通过使用一种在UTSouthwestern开发的称为微流体六色成像的技术来研究处于这种状态的单个细胞。该技术将一种称为微流体的细胞培养技术与2018年在UTSW首创的六色荧光显微镜方法相结合。在微流体六色成像中，研究人员将细胞通过一个充满液体的小室，由专门的显微镜监测，然后相机阵列。研究人员还使用机器学习实时跟踪和检测单个细胞中多达六种的生化反应。

“在该领域之前的研究中，研究人员在烧瓶中培养酵母细胞，但无法追踪单个细胞，”Argüello-Miranda博士说。“相比之下，我们获得了记录单个细胞如何停止分裂并进入静止状态的电影。”

他说，尽管大多数饥饿的细胞在预期的阶段进入静止状态，就在DNA复制之前，大约7%的细胞在细胞周期的另一个阶段暂停。

随着时间的推移，研究人员使用新技术来标记和跟踪单个细胞中的特定蛋白质，发现所有饥饿的细胞都显示出一组应激反应蛋白质的水平升高。然而，在细胞周期中的意外点变得静止的细胞都含有大量的Xbp1，研究发现需要在DNA复制后停止细胞周期。

进一步的实验表明，这种Xbp1的积累导致细胞周期暂停，即使另一种称为Cdk1的蛋白质的活性很高，它也能促进细胞增殖。仔细观察表明，Xbp1水平不是静态的——而是在单个细胞经历的每次压力事件后或压力事件持续的时间越长后，它们会攀升得更高。

“这种积累是如此可预测，我们可以通过细胞核中存在多少Xbp1来判断细胞暴露于多少压力事件，”Argüello-Miranda博士说。他补充说，研究结果表明，Xbp1在调节细胞周期方面具有新发现的功能，允许酵母细胞“记住”暴露于压力并通过进入静止状态来保护自己。

尽管在哺乳动物中没有与Xbp1的直接同源物，但其他蛋白质似乎在哺乳动物细胞中显示出类似的生化活性。他说，这些蛋白质将成为未来研究的主题。