紡錘體微管與動點粘連的分子解析.pdf

1、細(xì)胞生命過程中遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性是通過有絲分裂過程中染色體在兩個子細(xì)胞中的均等分配而實施的。細(xì)胞有絲分裂紡錘體微管與著絲粒的粘連是通過動點--組裝在著絲粒上的一個巨大的蛋白質(zhì)復(fù)合物而實現(xiàn)的。 高度動態(tài)的紡錘體微管粘連染色體需要著絲粒-動點蛋白機器能夠正確捕獲微管并保證其粘連的穩(wěn)定性。當(dāng)動點與來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。對于酵

2、母和蠕蟲中大量的動點外層蛋白的研究有助于對動點外層的結(jié)構(gòu)和功能的解析。由于酵母和蠕蟲中的很多蛋白在人類中都沒有同源物，所以對于人類細(xì)胞中動點．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馬達驅(qū)動蛋白CENP-E可以銜接紡錘體微管與動點并參與檢驗點調(diào)控，可是哺乳動物細(xì)胞的動點-微管相互作用的具體分子機理還知之甚少。到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)即能與CENP-E作用又參與構(gòu)筑動點．微管界面，對染色體分離發(fā)揮關(guān)鍵作用的蛋白。有絲分裂的

3、正常進行有賴于檢驗點的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)才能保證染色體的精確分配。細(xì)胞有絲分裂的啟動需要細(xì)胞周期依賴性激酶Cdc2。除Cdc2外，還有3個激酶家族參與調(diào)控，它們是Polo激酶、Aurora激酶和NIMA相關(guān)激酶。在脊椎動物中，Plk1(Polo-like kinase 1)是一個重要的有絲分裂期激酶，對于動點和微管之間的粘附、動點之間張力的產(chǎn)生以及由張力導(dǎo)致的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和染色體的聯(lián)會起著重要調(diào)控作用。可是，Plk1是如何促使染色體雙極定向運動的機制

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

5、V會干擾動點與微管銜接界面的穩(wěn)定性并進一步引起染色體排列錯誤從而使細(xì)胞有絲分裂周期延遲。CENP-V可以與Plk1在動點上相互作用并被其磷酸化。更為重要的是，Plk1介導(dǎo)的CENP-V的磷酸化會維持穩(wěn)定的動點-微管粘連并最終對染色體正確排列發(fā)揮關(guān)鍵作用。綜上所述，我們的研究發(fā)現(xiàn)了一個新的調(diào)控機制，即CENP-V通過調(diào)節(jié)動點與紡錘體粘連來調(diào)節(jié)其下游信號分子的活性來調(diào)控紡錘體微管動力學(xué)及完整性，從而行使其有絲分裂調(diào)控點的功能。近期的研究闡明

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