项目名称细胞分裂增殖调控的分子机理研究

项目名称:细胞分裂增殖调控的分子机理研究

完成人: 张传茂、蒋青、付文祥、傅静雁、王刚、陈强、刘沁颖

主要完成单位:北京大学

项目简介：

细胞分裂增殖是生物个体生长、发育和繁殖最重要的生命活动。它是由一系列高度动态且受到精密调控的细胞周期事件构成，包括细胞分裂起始时中心体复制、分离和成熟，核膜崩解，染色体凝集和列队，双极纺锤体装配等；以及细胞分裂结束时染色体去凝集，核膜重建等。这一复杂而精细的过程受到CDK、Polo 以及Aurora激酶家族严格的时空调控。细胞分裂增殖的异常会导致包括生长发育异常和肿瘤在内的多种疾病的发生。因此，有关细胞分裂增殖的机理研究具有重大的理论意义和应用价值。

本项目主要研究细胞分裂增殖过程中核膜崩解与重建的动态变化、中心体成熟、染色体凝集与列队以及双极纺锤体装配的调控机制，并取得了以下多项重要成果：

1. 建立了应用相关蛋白质小球和细胞(包括卵细胞)提取物为材料的非细胞体系核膜重建模式，并发现核转运蛋白importin-β参与核膜装配(Curr Biol, 2001, 2002)，使得核膜重建机理研究获得突破性进展。发现结合染色质的含有核定位信号的蛋白(如Nucleoplasmin)能够招募核转运蛋白importin-α，而importin-α又进一步招募importin-β。Importin-β通过结合被p34cdc2磷酸化了的核纤层受体蛋白LBR，将含有LBR的膜泡募集到染色质表面，并在RanGTP的作用下将它们释放下来以促进核膜重建(JBiolChem, 2010; JCell Sci, 2007; Cell Res,2012)，进一步为核膜装配的机理研究提供了重要理论基础。

2. 发现单个氨基酸位点突变可以在细胞定位和功能上实现Aurora-A向Aurora-B的转变，证实Aurora-A和Aurora-B激酶在调控细胞分裂时通过与不同底物结合，调控其自身的定位和功能，为分析Aurora-A和Aurora-B在细胞增殖过程中的调控模式及其在进化上的联系提供了新认识，也为特异性激酶抑制剂的筛选提供了新思路(PNAS, 2009)。该成果受到国际同行的积极评价，并被《NatRevCancer》、《Cur Opin Cell Biol》等广泛引用。

3. 发现Aurora A通过磷酸化TACC3蛋白，促进TACC3与纺锤体定位的clathrin结合并共同参与调控纺锤体装配(JCell Sci, 2010)。发现TACC3能够促进非中心微管成核、小星体装配和动粒-微管结合，再通过分选等关键调控步骤，建立纺锤体与染色体之间的联系(PNAS, 2013)，为双极纺锤体的装配、染色体列队和分离以及细胞分裂奠定了基础。上述成果对认识细胞分裂的机理具有非常重要的意义，受到国际同行的积极评价，并被《NatRevMolCell Biol》、《JCell Biol》等广泛引用。

4. 发现有丝分裂期激酶CDK1和Plk1时序性磷酸化中心体蛋白Nedd1，促进Nedd1与γ-tubulin的结合以增强γ-TuRC 在中心体的募集和微管锚定，进而促进中心体成熟和纺锤体装配(JCell Sci, 2009)。发现Plk1在细胞进入有丝分裂期之前促进纤毛的解聚(JCell Sci, 2013a)，为研究中心体成熟、纤毛解聚与细胞周期调节之间的内在联系提供了全新的机制，并受到了国际同行的认可和广泛引用。其中，针对Plk1在纤毛解聚中的研究，《JCell Sci》在出版当期以“PLK1 links ciliary disassembly andmitosis”为题作出配图评述和亮点文章推介。同时，国际顶级期刊《NatRevMol Cell Biol》也为该成果刊发了题为“Coordinating ciliary dynamics and cell proliferation”的研究亮点短评。

5. 发现CDK1在细胞分裂时调控微管和动粒的结合及纺锤体监控点，并通过磷酸化Crm1参与调控纺锤体装配(Cell Res，2008；JCell Sc, 2013b)。上述成果被《Nature》、《PNAS》等广泛引用。

本项目成果所发表论文被SCI总引用超过800次。