活细胞就像一座繁华的大都市，无数分子和蛋白质在拥挤的空间中穿梭。细胞分裂是一场盛大的事件，它彻底改变了整个景观。细胞开始表现得像一场国际比赛的主持人，重新配置整条街道、重新安置建筑物并重新规划其交通系统。

几十年来，研究人员一直对细胞组织如此巨大转变的能力着迷。这一过程的核心是微管细胞骨架，这是一种纤维网络，它提供结构支撑并促进细胞内运动，确保染色体正确分离。细胞分裂中的错误可能导致多种疾病和病症，包括癌症或遗传疾病。

然而，尽管细胞分裂过程中重组细胞内部结构至关重要，但其确切机制仍是一个谜。细胞如何知道何时以及如何重新排列其内部支架?控制这些变化的分子信号是什么?谁是这一切的关键参与者?

根据新研究，一些变化归结于一个出奇简单而优雅的系统——分子开关的翻转。巴塞罗那基因组调控中心和多特蒙德马克斯普朗克分子生理研究所的研究人员在《自然通讯》上发表了这项研究成果。

这项发现的核心是蛋白质 PRC1。在细胞分裂过程中，PRC1 在组织细胞分裂中起着关键作用。它交联微管，帮助在微管重叠和染色体分离的关键区域形成结构。

但 PRC1 并不是单独起作用的。它的活性受到严格控制，以确保微管在正确的时间和地点组装。该蛋白质通过一种称为磷酸化的过程进行控制，在这个过程中，酶会在其表面的特定区域添加小的化学标签。这些分子标签可以提高或降低 PRC1 的活性。

“我们发现，操纵 PRC1 的磷酸化状态可以诱导细胞分裂所需的不同细胞骨架组织状态之间的大规模转变。这些变化只需几分钟即可完成，”这项研究的第一作者、CRG 的博士后研究员 Wei Ming Lim 博士解释说。

研究人员通过开发一种新的实验室系统取得了这一发现，该系统可以精确控制甚至逆转与生物系统之外的细胞分裂不同阶段相关的细胞骨架结构的转变。新技术可以帮助研究人员以比以前更大的控制力和细节实时研究控制细胞分裂的基本机制。

“我们现在可以在显微镜下制作和观察重组细胞骨架的电影，同时可以随意快进和倒带。这是该领域的一个重要里程碑，”这项研究的资深作者、巴塞罗那基因组调控中心的研究员、ICREA 研究教授托马斯·萨里 (Thomas Surrey) 说。

新系统最终将为癌症等细胞分裂出错的疾病提供潜在的治疗策略。然而，对萨里来说，这项研究的意义在于它如何激发人们对自然界的复杂性的惊叹。

“细胞非常小，但细胞内部却存在一个高度组织化、非常复杂的系统，并且运行非常精确。随着这些发现的出现，这种复杂性开始逐渐被揭开，”他总结道。