紡錘體微管與動(dòng)點(diǎn)粘連的分子解析.pdf

1、細(xì)胞生命過(guò)程中遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性是通過(guò)有絲分裂過(guò)程中染色體在兩個(gè)子細(xì)胞中的均等分配而實(shí)施的。細(xì)胞有絲分裂紡錘體微管與著絲粒的粘連是通過(guò)動(dòng)點(diǎn)--組裝在著絲粒上的一個(gè)巨大的蛋白質(zhì)復(fù)合物而實(shí)現(xiàn)的。 高度動(dòng)態(tài)的紡錘體微管粘連染色體需要著絲粒-動(dòng)點(diǎn)蛋白機(jī)器能夠正確捕獲微管并保證其粘連的穩(wěn)定性。當(dāng)動(dòng)點(diǎn)與來(lái)自于兩極的微管粘接，這些不斷聚合和解聚的微管需與一系列蛋白質(zhì)復(fù)合物協(xié)同作用才能使染色體排列到赤道板并最終將遺傳信息分配到子代細(xì)胞中。對(duì)于酵

2、母和蠕蟲(chóng)中大量的動(dòng)點(diǎn)外層蛋白的研究有助于對(duì)動(dòng)點(diǎn)外層的結(jié)構(gòu)和功能的解析。由于酵母和蠕蟲(chóng)中的很多蛋白在人類(lèi)中都沒(méi)有同源物，所以對(duì)于人類(lèi)細(xì)胞中動(dòng)點(diǎn)．微管作用網(wǎng)絡(luò)分子功能的研究至今還不甚清楚。雖然我們的研究證實(shí)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)蛋白CENP-E可以銜接紡錘體微管與動(dòng)點(diǎn)并參與檢驗(yàn)點(diǎn)調(diào)控，可是哺乳動(dòng)物細(xì)胞的動(dòng)點(diǎn)-微管相互作用的具體分子機(jī)理還知之甚少。到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)即能與CENP-E作用又參與構(gòu)筑動(dòng)點(diǎn)．微管界面，對(duì)染色體分離發(fā)揮關(guān)鍵作用的蛋白。有絲分裂的

3、正常進(jìn)行有賴(lài)于檢驗(yàn)點(diǎn)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)才能保證染色體的精確分配。細(xì)胞有絲分裂的啟動(dòng)需要細(xì)胞周期依賴(lài)性激酶Cdc2。除Cdc2外，還有3個(gè)激酶家族參與調(diào)控，它們是Polo激酶、Aurora激酶和NIMA相關(guān)激酶。在脊椎動(dòng)物中，Plk1(Polo-like kinase 1)是一個(gè)重要的有絲分裂期激酶，對(duì)于動(dòng)點(diǎn)和微管之間的粘附、動(dòng)點(diǎn)之間張力的產(chǎn)生以及由張力導(dǎo)致的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和染色體的聯(lián)會(huì)起著重要調(diào)控作用?？墒牵琍lk1是如何促使染色體雙極定向運(yùn)動(dòng)的機(jī)制

4、以及Plk1在動(dòng)點(diǎn)上的磷酸化底物至今未有報(bào)道。 本研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的動(dòng)點(diǎn)蛋白CENP-V，它可以協(xié)同CENP-E調(diào)節(jié)動(dòng)點(diǎn)-微管的相互作用。CENP-V在細(xì)胞進(jìn)入G2期開(kāi)始累積并在有絲分裂的早期定位于動(dòng)點(diǎn)。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入M期染色體排列到赤道板時(shí)，CENP-V離開(kāi)動(dòng)點(diǎn)并在分裂后期降解。CENP-V通過(guò)與CENP-E的C端相互作用從而穩(wěn)定動(dòng)點(diǎn)與紡錘體微管的粘連。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)CENP-E可以加強(qiáng)CENP-V與微管結(jié)合的親和力。敲除CENP-

5、V會(huì)干擾動(dòng)點(diǎn)與微管銜接界面的穩(wěn)定性并進(jìn)一步引起染色體排列錯(cuò)誤從而使細(xì)胞有絲分裂周期延遲。CENP-V可以與Plk1在動(dòng)點(diǎn)上相互作用并被其磷酸化。更為重要的是，Plk1介導(dǎo)的CENP-V的磷酸化會(huì)維持穩(wěn)定的動(dòng)點(diǎn)-微管粘連并最終對(duì)染色體正確排列發(fā)揮關(guān)鍵作用。綜上所述，我們的研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的調(diào)控機(jī)制，即CENP-V通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)點(diǎn)與紡錘體粘連來(lái)調(diào)節(jié)其下游信號(hào)分子的活性來(lái)調(diào)控紡錘體微管動(dòng)力學(xué)及完整性，從而行使其有絲分裂調(diào)控點(diǎn)的功能。近期的研究闡明

6、NEK2A對(duì)于染色體的忠實(shí)分離是必需的，可是，有關(guān)NEK2A是如何參與動(dòng)點(diǎn)．微管粘連的具體機(jī)制至今仍不甚清楚。大量的事實(shí)證明Ndc80復(fù)合物是由Hec1，Nuf2，Spc24，和Spc25組成，是形成微管一動(dòng)點(diǎn)聯(lián)系的關(guān)鍵組分。最近的研究發(fā)現(xiàn)Madl和Mad2定位于動(dòng)點(diǎn)是依賴(lài)于Hec1復(fù)合物。我們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NEK2A磷酸化Hec1對(duì)于染色體穩(wěn)定性是必需的。 為了探究NEK2A磷酸化Hec1在哺乳動(dòng)物細(xì)胞染色體分離中的機(jī)制，分析了