利用大分子结晶学beamlines、I04和I04-1在金刚石光源上，对干细胞中细胞分裂器的核心构成了一个重要的复合物。最近发表在在《自然通讯》(NatureCommunications)，被称为LGN的纺锤体定向蛋白(LGN)与一种被称为“不可分割”的适配器蛋白结合在一起，这种蛋白质被称为四聚体结构，它驱动了不对称的干细胞分裂。干细胞是未分化的细胞，具有分化为特殊细胞的能力。在发育中的胚胎中，干细胞是所有其他细胞的基础，而在成人中，它们可以通过补充失去的组织来辅助修复。为了确保分化细胞和未分化细胞之间的生理平衡，干细胞进行非对称分裂，产生一个完全相同的子干细胞和分化细胞。
在左边，一个干细胞定向(由红色箭头突出显示的运动)它的有丝分裂的纺锤体(在绿色中)，以在两个子细胞中不均匀地分割其细胞成分(粉红色和*色)，一种是保持茎的状态(粉红色)，另一种是致力于区分(*色)。在右边，Insc的结构：LGN复杂的管理这个不对称的细胞分裂过程。Insc：LGN复杂的组合在高度稳定的交织四聚体结构中(蓝色和紫色的Insc，*色和橙色的LGN)。图片：DiamondLightSource
不对称分裂发生在细胞内容的不平等分离的时候。为了实现这一点，必须仔细定位细胞的分裂线(称为轴)。干细胞使用极性蛋白，如Par3，来确定这个轴的位置，然后像LGN和Inscuteable(Insc)这样的蛋白质帮助将有丝分裂的主轴与极性轴相结合。尽管这一过程很重要，但人们对蛋白质之间的相互作用知之甚少。滨Mapelli博士组长在欧洲肿瘤研究所的米兰和西蒙Culurgioni博士，随着意大利理工学院的科学家们，加上欧洲分子生物学实验室的格勒诺布尔着手解决LGN必将Insc的晶体结构。他们发现这些蛋白质相互交织在一种迷人的四聚体结构中，发现单是Insc就具有令人印象深刻的抗增殖能力
干细胞是重要的，因为它们对组织再生至关重要，它们可以用于许多医学方法。然而也与一些复发性癌症有关联，这些癌症可能来自于干细胞池，并以缓慢的速度扩散，这使得传统化疗药物无法触及它们。干细胞以一种不对称的方式分化，产生能分化的细胞，再加上另一个干细胞。要有不对称的细胞分裂，分离细胞物质的设备，即有丝分裂纺锤体，必须精确定向。Par3决定了细胞的极性，其他的蛋白质如LGN和Insc聚集在一起形成一个复杂的，以使有丝分裂的纺锤体排列整齐。
米兰团队与干细胞研究有着悠久的历史，并且已经对非对称细胞分裂进行了多项研究。Mapelli博士和Culurgioni博士之前发表了LGN和Insc部分的结构，但是他们热衷于研究一个更大的复杂的结构来捕获这些蛋白质的功能区域。Culurgioni博士解释了他们的动机：以前部分结构只解释了部分内容，但我们想要完全理解它，我们想要解决的是它们的最小部分的结构是功能性的。这个团队开始了一项多年的长期研究。晶化过程的最优化需要几年的时间，因为晶体需要很长时间才能生长，而且不能再生，原因之一是蛋白质复合体非常灵活。这种灵活性被怀疑是因为在一个动态环境中，这个复合物被发现在靠近细胞膜的地方，并且在欧洲同步加速器辐射设备(ESRF)中被小角度x射线散射(SAXS)证实。
研究人员用beamlinesI04和I04-1解决了LGN的结构，并通过小鼠的乳腺干细胞进行了一系列实验，验证了结构的真实感。在乳腺干细胞中，测量蛋白的表达水平以及它们对非对称细胞分裂的影响。这些结果对Insc与肿瘤抑制蛋白p53之间的联系有重要意义。来自Diamond的数据显示，LGN和Insc形成了一个紧密的组合，包含了每一种蛋白质的两种四聚体结构。他们也看到了LGN与主轴方向蛋白NuMA的关系：从Insc和NuMA的结构和生物学数据中发现了LGN的相同位置，但不可能从一个到另一个。这个想法是有两个LGN的池：一个经常与Insc互动，一个经常与NuMA接触。
令人惊讶的是，研究小组还发现Insc可以减少干细胞的增殖。他们通过破坏一种称为p53的增殖调节剂来证明这一点，从而导致异常细胞生长，然后表达Insc。他们发现Insc推动了不对称的分裂，从而降低了对称分裂的速度，最终减缓了扩散。接下来团队希望了解另一个LGN池如何与NuMA协调它的活动，因此他们将返回Diamond继续他们的结构特征。他们还可以探索Insc和Par3之间的相互作用，以了解主轴如何与极性蛋白连接。
博科园-科学科普｜参考期刊：NatureCommunications｜来自：DiamondLightSource