Genom att spetsa enskilda kromosomer med glas nålar en tusendel av den diametern på ett mänskligt hårstrå, en Duke University har doktorand testat deras "klibbighet" till varandra vid celldelningen. Hennes kusligt kirurgiska färdigheter har lagt en bit till de stora och intrikata pussel av hur en cell delar sig i två - en process som är grundläggande för alla organismer.
I den 14 december 2004, numret av Current Biology, Leocadia Paliulis och Bruce Nicklas rapportera sina framsteg i förståelsen av hur de par kromosomer i varje cell lyckas balansera sin vidhäftning till varandra och deras frigivning vid celldelning. Deras arbete var sponsrade av National Institutes of Health. Kromosomer är den lilla fiber strukturer i cellen som huset dess gener. De replikera och separat i färd med celldelningen.
Den utsökta hantering av vidhäftning mellan nya delas kromosomerna, som kallas kromatider är avgörande för att cellerna att dela på rätt sätt. I denna process kromatiderna dras isär till separata poler dela cellen så att varje ny "dotter" cell innehåller ett enda exemplar av varje. Samma grundläggande processen verkar på normala celldelning som kallas mitos, samt spridningen av spermier och äggceller som kallas meios.
"Kromosomer i mitos och meios måste hållas samman, eftersom de annars inte fäster apparaten kallas spindeln som distribuerar dem till motsatta poler", säger Nicklas, som är ett forsknings-professor i biologi. "Om de är hålls samman, sedan en replikeras kromatid kan fästa vid den ena polen och den andra till den motsatta polen. Men om de inte hålls samman, fäster de självständigt och ofta både systerkromatider kan gå till samma pol snarare än till motsatta poler. Detta skapar kromosom obalanser som kan leda till cancer eller kromosomavvikelser som orsakar fosterskador. "
Enligt Nicklas, var det känt att två systerkromatider följt varandra och släpptes vid lämplig tidpunkt under celldelningen. Dock att förståelsen bygger på biokemiska experiment som visade när "lim" protein som kallas cohesin som håller kromatiderna varit nedsatt under celldelningen. Dessutom hade mikroskopiska undersökningar visat att det tycks finnas två separata kromatiderna under ett tidigt stadium av celldelning, så man trodde att de hade lossnat från varandra på den tiden.
"Det hade inte gjort var att försöka skilja kromatiderna att direkt avgöra om de i själva verket hålls ihop eller inte", säger Nicklas. "Så, som Leocadia ut för att använda mikromanipulation att skilja mellan synliga avskildhet och fysisk avskildhet."
Att studera chromatid vidhäftning, Paliulis behärskar stora konsten att manipulera två oändligt glas nålar att spetsa vardera av två systerkromatider i odlade gräshoppa celler vid lämpligt tillfälle i celldelningen. Då skulle hon allt så försiktigt kraft för att dra isär dem. Vid release, om de förblev isär det visade de har skilts åt, men om de snäste tillbaka tillsammans forskarna skulle veta kromatiderna fortfarande var ansluten. Paliulis var en hertig doktorand när hon utförde experiment, men är nu en forskarassistent vid University of North Carolina i Chapel Hill
Paliulis skicklighet i uppgiften var enastående, sade Nicklas. "Först av alla nålar är osynliga i cellen, så du måste hela tiden flytta fram och tillbaka för att upptäcka sin ställning genom hur de stör strukturerna runt dem. Dessutom är mikromanipulation apparaten arrangeras så att vyn är upp genom botten av cellen, och nålar är på väg ner genom ett lager av olja som täcker cellen att bevara den.