影响动物细胞有丝分裂方向的因素应力纤维在纺锤体定位中的作用

细胞的有丝分裂与细胞的增殖、分化及胚胎发育、组织器官形成、损伤组织的修复和疾病的发生有关.各种物理因素、细胞所处的微环境(包括细胞外基质、细胞粘附)等,以及胞内的多种信号因子均能对细胞的有丝分裂方向产生影响.大量文献表明,应力纤维的排列为有丝分裂中心粒分离和定位提供轨道,最终影响纺锤体和有丝分裂的定向.本实验室的micro-pattern和静态单轴拉伸应变实验进一步提示了应力纤维的排布方式是影响有丝分裂方向的重要因素.本文围绕着应力纤维的排布对有丝分裂方向的影响这一研究观点,综述分析了整合素介导的细胞外粘附-黏着斑的组装-应力纤维的排布-有丝分裂纺锤体定向等一系列影响贴壁哺乳动物细胞有丝分裂定向的过程.并根据酵母模型,对哺乳动物细胞有丝分裂定向过程的分子机制进行了介绍;在该过程中肌球蛋白、动力蛋白和kar9等蛋白质起到重要作用.     

纺锤体组装检控点

细胞有丝分裂过程中,纺锤体组装检控点监控着染色体在赤道板的队列和向纺锤体两极的分离,确保动粒-微管的黏附和有丝分裂器的完整,使所有的染色体都置于赤道板并双极定向后才进入后期,保证遗传物质均等地分配给两个子代细胞。纺锤体组装检控点缺陷将导致非整倍体的出现,并与一些肿瘤的发生密切相关。现就近年来纺锤体组装检控点蛋白以及纺锤体组装检控点功能缺陷与肿瘤的关系方面的研究进展作一简要综述。     

肿瘤抑制因子CYLD对细胞功能的调控作用

肿瘤抑制因子（cylindromatosis,CYLD）是一种在体内广泛分布的去泛素酶,其包含去泛素化酶结构域和富含甘氨酸细胞骨架相关蛋白结构域,前者可通过去泛素化信号分子,调控细胞信号传导途径,后者主要通过对微管的调节,改变多聚化和乙酰化过程,进而调控其组装和排列。CYLD主要通过对信号传导和细胞骨架的调节,从而调控细胞增殖、细胞凋亡、细胞运动和细胞分化等细胞功能。该文对近年来肿瘤抑制因子CYLD对细胞功能调控的研究进行概述。     

纺锤体组装检验点:染色体稳定性的守护神

有丝分裂是真核生物进行细胞增殖的基本方式,其根本目的是准确无误地将复制好的染色体平均分配到两个子细胞中。在细胞有丝分裂过程中,纺锤体组装检验点的作用是产生"等待"信号,直至所有的染色体都排列到赤道板上并建立正确的双极定向,以确保染色体的均等分配。在高等动物中,细胞的纺锤体组装检验点功能行使异常,染色体分离将出现错误,导致子代细胞的染色体数量不稳定,进而诱发肿瘤或导致其他疾病的发生。纺锤体组装检验点一直以来都是细胞生物学家研究的热点,然而其作用的分子基础和调控因素还不是十分明了,该文将对近年来关于纺锤体检验点的研究进展进行总结和探讨。     

肿瘤抑制因子CYLD的调控途径

CYLD（cylindromatosis）是近年发现的一种肿瘤抑制基因,CYLD丢失或突变可致肿瘤形成,多个研究显示,其表达蛋白CYLD可去泛素化TRAFs、NEMO及Bcl-3而抑制NF—κB、JNK等信号途径的激活,这二种途径在肿瘤的形成及发展中有着重要的促进作用,因此,CYLD是人体内一个重要的肿瘤抑制因子。同时CYLD也受NF—κB及IKKγ的反馈调控,这种相互调控对维持体内多种反应的平衡有着重要的作用。     

细胞极性蛋白复合物PAR/aPKC的研究进展

不对称细胞分裂是动物发育过程中用以调控细胞分化的一种进化上保守的基本模式。极性的祖细胞通过不对称分裂产生两个不同命运的子细胞,这一过程涉及细胞命运决定因子的不对称分布、纺锤体的旋转定位等,而这些过程都必须依赖特定细胞极性的存在才能得以正常进行。简要综述了高度保守的蛋白复合物PAR／aPKC在细胞极性建立和维持中的重要作用,以及它如何调控纺锤体定位和命运决定因子不对称分配,并讨论了在该领域的一些新发现和研究进展。     

NuMA的分布和功能

核有丝分裂器蛋白（Nuclear Mitotic Apparatus Protein,NuMA）是一种在间期细胞核内有大量表达的大分子蛋白。NuMA是微管聚合因子,能使微管锚定于纺锤体极。在细胞有丝分裂,减数分裂过程中对纺锤体的形成和形态的雏持发挥重要作用。     

NuMA 的分布和功能

核有丝分裂器蛋白(Nuclear Mitotic Apparatus Protein,NuMA)是一种在间期细胞核内有大量表达的大分子蛋白。NuMA是微管聚合因子,能使微管锚定于纺锤体极。在细胞有丝分裂,减数分裂过程中对纺锤体的形成和形态的维持发挥重要作用。     

细胞不对称分裂

细胞不对称分裂是多细胞生物发育的基础。细胞不对称分裂的重要特征是细胞命运决定子在细胞分裂期间的不对称分离。细胞不对称分裂一般要经历4个步骤：在细胞中建立一个极性轴;沿此轴定向并形成纺锤体;细胞命运决定子沿极性轴作极性分布;细胞分裂后,不同的细胞命运决定子指导决定细胞的不同命运。     

高尔基体基质蛋白GM130的研究现状与分析

GM130蛋白参与高尔基体结构的维持,并在有丝分裂过程中主导高尔基体装置的拆卸和组装。当GM130减少的细胞进入有丝分裂后,形成多极纺锤体,在中期停止并死亡。GM130还参与糖基化的控制,细胞周期变化,细胞极化和细胞定向迁移。它还参与细胞自噬与凋亡。GM130与肿瘤的发生有关。它的减少显著降低CVB3病毒的复制。GM130失活可以引起雄性模型小鼠的不育。可见,它是一种显著影响动物多种生命活动的重要蛋白。     

酵母纺锤体极体复制缺陷与染色体不稳定性的发生

纺锤体极体作为酵母细胞的微管组织中心,在功能上等同于高等真核细胞的中心体,它在细胞周期中的准确复制是两极纺锤体组装和染色体正确分离的前提。纺锤体极体复制缺陷会导致异倍体和多倍体的形成,造成染色体不稳定性的发生。以酿酒酵母细胞为模型,研究纺锤体极体复制过程相关蛋白质的突变,有助于揭示酵母细胞中染色体不稳定性发生的分子机制,并为动物细胞中心体复制的研究提供良好的借鉴。     

蚕豆(Vicia faba)有丝分裂和减数分裂过程中细胞板形成的细胞化学研究

本文以蚕豆(Vicia faba)的体细胞和花粉母细胞为材料,对细胞板形成过程进行了细胞学和细胞化学分析。有丝分裂的后期末或末期初,两组子染色体间的纺锤体区改组成成膜体。在成膜体内许多小颗粒在赤道面融合成细胞板。随成膜体的扩展细胞板横过细胞而最终形成。用PAS反应染色时,体细胞的成膜体显现粉红色,而细胞板呈现很强的多糖反应。体细胞中期的纺锤体被甲基绿-派洛宁染成鲜红色而与周围细胞质有明显区别。成膜体RNA很多,细胞板也含丰富的RNA。在减数分裂I的中期和后期纺锤体的形成是正常的,但在分裂末期不形成成膜体。早末期在纺锤体的赤道面上可以看到一种象似细胞板形成初期阶段的膜状结构。它只出现在纺锤体的赤道面上,但不能离心地扩展,并终于在第一次减数分裂末消失。这个结构对多糖和RNA呈负染色反应。作者认为,减数分裂I的细胞板不能完成其发育,至少部分地是由于没有多糖和RNA。在减数分裂Ⅱ的中期和后期形成纺锤体,但不出现成膜体。四个子核组成后,它们互相间再形成纺锤体,总共形成六个纺锤体。在每个纺锤体的赤道面上形成的细胞板对多糖和RNA呈现正的染色反应。本文对其他作者以前描述过的形成细胞板的小颗粒或小泡的化学本质,以及细胞板形成的机制做了简短的讨论。     

纺锤体可塑性与动力学调控

细胞精确的自我复制依赖纺锤体的可塑性和精准调控。功能纺锤体的形成取决于着丝粒动力学、纺锤体微管和星状微管可塑性的时空动态调控。纺锤体的可塑性研究在过去的三十年间取得了迅猛的发展,生物化学研究发现并鉴定了大量的纺锤体蛋白与翻译后修饰,结构生物学研究解析和阐明了部分关键蛋白的结构和作用机制。如何解析纺锤体高级结构的变化与其对应的生物学意义,并把纺锤体的动态表观标示转化为三维类器官干细胞增殖的质量控制标准将是下一阶段纺锤体可塑性与调控研究的重要科学问题。该文将简介纺锤体可塑性与动力学研究进展及研究前景。     

中等纤维在几种人体上皮细胞有丝分裂过程中的行为

本文用间接免疫荧光法和电镜术观察了分别来自人表皮(PcaSE-1)、复层上皮(CNE)和单层上皮(SPC-A-1)的3个上皮细胞系的细胞在有丝分裂过程中中等纤维的行为。结果表明,CNE细胞和SPC-A-1细胞表达两种不同类型的中等纤维系统:角蛋白纤维和波形纤维,而PcaSE-1细胞仅表达角蛋白纤维。当细胞进入有丝分裂时,PcaSE-1细胞的角蛋白纤维维持完整的形态且将有丝分裂纺锤体围绕在细胞中央。相反,在CNE细胞和SPC-A-1细胞中,在细胞有丝分裂时,角蛋白纤维解聚成无定形的胞质小体,然而它们的波形纤维始终保持完整的形态。我们认为(1)在分裂上皮细胞中,角蛋白纤维的解聚与细胞的恶性程度有关,而与间期上皮细胞中是否含有丰富的角蛋白纤维无明显关系。(2)在上皮细胞有丝分裂时,中等纤维可能参于纺锤体的定位和趋中。(3)在分裂CNE细胞中,波形纤维的可能功能是染色体的定位和定向。     

三分体形成是大白菜2n雄配子发生的主要途径

用能自然产生２ｎ配子的二倍体大白菜ＢＰ０５８为材料,研究了２ｎ雄配子发生的细胞学机制。结果表明,大白菜２ｎ雄配子的形成主要是由于减数分裂过程中,中期Ⅱ两个纺锤体的定向发生改变所致,即由正常的相互垂直定向改变为八字形和平行形定向。     

我国在细胞生物学领域获新进展

我国科学家在细胞生物学研究中又获新进展。2月9日,国际著名学术期刊《自然-细胞生物学》（Nature Cell Biology）在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员朱学良和美国华盛顿卡耐基研究所教授郑诣先的合作研究结果：Nudel和胞质动力蛋白在纺锤体基质组装中发挥重要作用,进而调控有丝分裂纺锤体的正确形成。     

6-溴异香兰素BVAN08诱发肝癌细胞HepG2纺锤体损伤和有丝分裂灾变死亡

研究香兰素衍生物中的6.溴异香兰素(BVAN08)对细胞纺锤体结构的影响及诱发灾变死亡的相关机制,为开发该化合物为新的抗癌药物提供理论依据.通过光学显微镜观察BvAN08作用后细胞形态学变化,流式细胞术检测细胞周期,纺锤体功能检测点实验和原位免疫荧光杂交实验分析细胞有丝分裂进程和纺锤体结构.western印记检测BVAN08作用后相关蛋白质的变化.结果表明20～60 μmol/L BVAN08作用后,HepG2细胞变圆不再贴壁生长、随后脱落死亡,具有浓度依赖性量效关系;明显诱导细胞G2/M期阻滞、导致细胞有丝分裂指数升高,并出现大量的非二倍体和多倍体细胞;破坏细胞纺锤体的结构,多中心体细胞显著增加;该化合物促使细胞周期转录调节因子FoxM1及其下游靶分子细胞周期蛋白B1和CdK1的降解、阻止有丝分裂过程而导致有丝分裂灾变死亡.研究揭示BVAN08通过破坏纺锤体结构、诱发M期阻滞,导致细胞有丝分裂灾变死亡,FoxM1失活可能参与其作用机制.     

简述中心体的结构与功能

中心体是一种重要的细胞器,约由100多种蛋白质所组成,结构上包括中心粒和中心体基质。作为细胞的微管组织中心,决定着细胞微管的极性、数目及分布。中心体通过它对细胞骨架的作用而操纵着细胞的形状、极性和运动以及细胞内物质的运输,在细胞分裂过程中形成确保染色体均匀分配给子细胞的纺锤体。     

Stathmin调控及与疾病的关系

Stathmin是细胞内重要的细胞周期相关的微管作用蛋白。在有丝分裂间期,Stathmin以有活性的去磷酸化形式存在,抑制微管聚合。当细胞进人分裂期,Stathmin被磷酸化失活,微管聚合形成纺锤体,进而染色体分离、细胞分裂。Stathmin的表达和活性受多种转录因子和激酶／磷酸化酶的调控,其表达和活性异常与细胞增殖、神经系统发育及肿瘤等病理生理过程密切相关。     

过表达CYLD对氧糖剥夺/复氧大鼠原代皮质神经元中NF-κB信号通路的影响

脑卒中是目前导致我国人口寿命缩短的最主要原因之一。在缺血性脑卒中的局灶性缺血/再灌注后,受损脑组织中存在多种复杂的病理生理机制,核因子-κB(nuclear factor kappaB, NF-κB)信号通路参与的炎症反应是重要机制之一。相关研究显示,头帕肿瘤综合征蛋白(cylindromatosis, CYLD)可以参与NF-κB信号通路的调节。在脑缺血/再灌注损伤中,上调CYLD表达水平,对氧糖剥夺/复氧后NF-κB信号通路是否存在影响?如何影响?尚未见明确报道,这需要我们进一步探究。该研究通过上调CYLD在SD大鼠原代皮质神经元中的表达水平,观察其对氧糖剥夺/复氧(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation, OGD/R)后神经元中NF-κB信号通路的影响。使用过表达慢病毒感染体外培养的原代皮质神经元,采用免疫荧光实验鉴定神经元, Western blot及RT-qPCR验证CYLD的过表达情况, CCK-8实验检测细胞活力, Western blot检测p-IκBα的蛋白表达情况, RT-qPCR检测NF-κB p65的mRNA表达情况。结果显示,过表达CYLD慢病毒可有效提高神经元中CYLD的表达水平;过表达CYLD后,较对照组相比,神经元在氧糖剥夺/复氧处理后的活力有所增高, p-IκBα的表达水平有所下降,同时NF-κB p65的m RNA表达水平也明显降低。研究结果表明,在原代皮质神经元中过表达CYLD,能减轻氧糖剥夺/再复氧对神经元的损伤、抑制NF-κB信号通路的激活。