极光(aurora)激酶在细胞有丝分裂和肿瘤形成中的重要功能

极光激酶（aurora kinases）是负责调控细胞有丝分裂的一类重要的丝氨酸／苏氨酸激酶。在不同的模式生物中,极光激酶各家族成员的结构和功能都高度保守。近年来,随着极光激酶相关研究的不断深入,人们逐渐认识到极光激酶在细胞有丝分裂以及肿瘤形成中的重要功能。在细胞有丝分裂中,极光激酶参与了诸如中心体成熟分离、纺锤体组装和维持、染色体分离以及胞质分裂等多个事件。异常表达的极光激酶往往会导致细胞在有丝分裂的过程中出现大量的异常现象。此外,极光激酶还参与了肿瘤形成的过程,已经发现一些靶向作用于极光的小分子具有显著的抑癌作用。本文围绕哺乳动物的三种极光激酶,重点讨论了它们在细胞有丝分裂中的动态定位、生物学功能以及时空上的调节方式,并分析了异常表达的极光激酶参与肿瘤形成的可能途径,提出了肿瘤治疗的新思路。     

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。     

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。     

单极纺锤体蛋白激酶1一个可能的新型抗肿瘤靶标

纺锤体装配检验点是有丝分裂分裂过程中一个非常重要的监督机器,其作用在于有丝分裂中期向后期转化前将所有的染色体排列到中期板上.近年来的研究表明,该检验点缺陷与肿瘤发生密切相关.单极纺锤体蛋白激酶1是纺锤体装配检验点的必需基因,存在于正常分裂细胞,并在肿瘤组织中高表达.最近研究发现,单极纺锤体蛋白激酶1的表达水平与乳腺癌恶性程度相关. 更有意思的是抑制其激酶活性或降低其蛋白水平将会导致多种肿瘤细胞的纺锤体装配检验点功能缺陷和细胞死亡.这表明,单极纺锤体蛋白激酶1是一个潜在的抗癌药物新靶标.本文对单极纺锤体蛋白激酶1如何调控纺锤体装配检验点以及其在抗肿瘤应用研究中的最新进展进行了回顾.     

驱动蛋白Kin11调控嗜热四膜虫生殖系小核的减数分裂

驱动蛋白(kinesin)是分子马达蛋白质超家族成员,主要参与囊泡与细胞器的运输、纺锤体组装、有丝分裂和减数分裂等过程。在减数分裂期,不同驱动蛋白发挥功能的调控机制并不十分清楚。嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)中含有14个驱动蛋白家族成员。其中,kinesin-6家族的唯一成员Kin11(TTHERM_00637750),在营养生长期低表达,饥饿期不表达,有性生殖期表达上调。Kin11编码1608个氨基酸,包含1个N端保守的马达蛋白结构域,C端卷曲螺旋(coiled-coil)结构域,并在N端和C端分别含有核定位信号NLS1和NLS2。Kin11在营养生长期和有性生殖期,定位在有丝分裂和减数分裂的小核和纺锤体上,并在有性生殖后期alignment阶段定位于小核上。Kin11与微管蛋白共定位于有丝分裂和减数分裂的纺锤体上。将Kin11的N端含有NLS1的1~400位氨基酸序列截短后,截断突变体定位在有性生殖减数分裂期的小核和纺锤体上。而将其C端含有NLS2的1008~1608位氨基酸残基截短后,截断突变体只能定位在有丝分裂和减数分裂后期的小核及有丝分裂的纺锤体上。敲除KIN11导致减数分裂过程中的纺锤体结构发生异常变化,小核染色体不均等分离与丢失,有性生殖发育停滞。结果表明,嗜热四膜虫驱动蛋白Kin11通过影响纺锤体结构,参与调控四膜虫生殖系小核在减数分裂过程中的正常分离。     

Ndc80复合体在外层动粒中的作用

动粒是参与有丝分裂过程中染色体分离的蛋白的附着支架。结构保守的Ndc80复合体位于动粒的外层,连接动粒和微管,与动粒-微管连接的稳定性有关。Aurora B/Ipl1激酶参与纠正动粒-微管的错误连接。Ndc80复合体对纺锤体组装检查点的功能非常重要。本文主要介绍了Ndc80复合体的研究进展。     

CDC20在细胞分裂周期中的作用

CDC20是细胞周期相关蛋白之一。在细胞分裂周期中,CDC20是纺锤体组装检查点的靶向物和有丝分裂后期促进复合体的正调控因子,在引导细胞周期中某些蛋白质的泛素化降解和确保染色体正常分离的过程中起着重要的作用。     

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。     

GST-pull down方法鉴定Src激酶与PSD-95的直接结合

脚手架蛋白PSD-95通过募集多种蛋白质在包括缺血性脑中风在内的多种神经系统疾病中具有重要的作用。Src蛋白激酶家族是膜相关非受体酪氨酸蛋白激酶中最大的家族,该家族激酶含有与突触后致密蛋白PSD-95相结合的结构域。Src激酶是其家族中主要成员之一,在脑组织中表达丰富。脑缺血/再灌注引起缺血敏感区Src激酶活性的显著增强。之前的研究表明,Src激酶参与调节PSD-95酪氨酸磷酸化。本实验主要通过GST-pull down实验体外鉴定Src与PSD-95之间的直接结合。     

GTP酶Ran在细胞核运输、核分裂与重建中的作用

小分子的单体G蛋白Ran具有鸟苷三磷酸酶活性,其结合形式Ran-GTP作为区分间期细胞的核质和胞质的一个分子标记,并参与调控核质运输、指导纺锤体形成以及引导核膜解体与装配。现就Ran在真核细胞核质运输、有丝分裂纺锤体组装与核膜动力学中的功能作一综述。     

短时间低浓度紫杉醇处理能够诱导非中心体依赖性的多极纺锤体组装和非整倍体细胞的产生

紫杉醇是一种能够与微管相结合的药物, 被广泛应用于肿瘤的治疗. 本研究发现, 应用短时间低浓度的紫杉醇处理细胞, 能诱导有丝分裂期细胞发生非中心体依赖性的多极纺锤体组装. 将细胞内的TPX2去除或在细胞内过量表达Aurora-A激酶, 能够减少紫杉醇诱导的多极纺锤体的产生. 通过缩时电影活细胞示踪观察发现, 经紫杉醇短时间处理的部分细胞可以完成多极细胞分裂, 产生多个子细胞; 其中部分子代细胞还可以再进行至少一个周期, 产生新的子细胞. 通过软琼脂板长时间培养实验显示, 紫杉醇处理后存活下来的细胞可以形成具有不同于母代细胞染色体数目的子代细胞克隆. 由以上结果可知, 短时间低浓度紫杉醇处理能诱导非整倍体子细胞的产生.     

染色体移动复合物的结构、定位与功能

染色体移动复合物主要由蛋白激酶Aurora B、内层着丝粒蛋白、存活蛋白及蛋白Borealin组成。它在细胞分裂的不同阶段,能及时精确地定位到相关部位并作用于相应底物;具有调节染色质组蛋白磷酸化,控制姐妹染色单体的粘着、分离,参与分裂纺锤体组装及其对染色体的捕捉,纠正动粒与微管间不适当附着,将染色体精确分配到子细胞及促进胞浆分离等重要功能。文章简要介绍了染色体移动复合物的结构成分,在染色体臂部、内层着丝粒及纺锤体中区的定位过程,及其定位在不同部位的相应功能。     

孤雌活化诱导恢复的小鼠减数分裂期间细胞骨架的动态与作用

减数分裂的顺利完成是胞质分裂和核分裂在时间和空间上的协调结果,细胞骨架系统在减数分裂的一系列事件中具有重要的调节作用.实验通过孤雌活化诱导小鼠MⅡ期卵减数分裂恢复,采用激光共聚焦显微术检测了减数分裂期间的微管、微丝和核的动态变化,并通过细胞骨架药物处理,以分析微管和微丝在减数分裂事件中的不同作用.结果显示：纺锤体微管为核的定位、分离和运动所必需;纺锤体从与质膜平行旋转至与质膜垂直是极体排放的前提;微丝是控制纺锤体旋转的关键因素;纺锤体旋转完成后微丝随即解聚,不参与极体的最后排出,形成原核后再重新组装.     

有丝分裂激酶Aurora B的研究进展

真核生物细胞通过有丝分裂将遗传物质均等地分配到两个子细胞中,从而维持基因组的稳定性。有丝分裂的每一环节都需要精准而细致的调控,这依赖于一系列调节机制,尤其需要多个相关激酶的共同协调。Aurora B是一个关键的有丝分裂调控激酶,伴随有丝分裂的进行,其先后在染色体臂、内着丝粒、中央纺锤体、中体上动态分布。与其高度时空动态性相一致的是,Aurora B在有丝分裂的多个环节,如姐妹染色体粘连、动粒微管连接、纺锤体检验点和胞质分裂过程中都发挥着一系列重要功能。本文将概述近年来Aurora B激酶功能与调控方面的研究进展。     

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。     

Src和Abl酪氨酸蛋白激酶家族参与病原微生物感染的研究进展

Src和Abl家族激酶属于非受体型酪氨酸激酶(Nonreceptor tyrosine kinase,NRTK)家族重要成员,广泛存在于各种细胞中,参与细胞内信号传递并调节细胞生理过程,它们在维持细胞、组织和器官稳态功能中发挥着至关重要的作用。研究表明,Src和Abl家族激酶通过多种机制参与病原微生物的感染(如与病原微生物的脯氨酸基序-PXXP互作)。因此,从Src和Abl家族激酶角度出发探究病原微生物感染机制逐渐成为一个热点。本文就Src和Abl家族激酶的结构特点以及参与病原微生物感染的研究报道进行综述,以期为病原微生物感染的致病机制、防控和药物研发提供参考。     

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。     

Bora在细胞功能调控中的作用和机制研究进展

Aurora蛋白激酶A及Polo样蛋白激酶1（PLK在）作为重要的细胞周期调节蛋白可参与调控纺锤体组装、有丝分裂等细胞进程,但其激活机制及在有丝分裂中的作用机制仍然不是很清楚。Bora作为Aurora蛋白激酶A的结合蛋白,在果蝇和脊椎动物中功能高度保守,其主要通过结合Aurora蛋白激酶A从而调节Aurora蛋白激酶A的活性、促进PLK1的磷酸化、调节纺锤体的组装以及调控细胞周期进程等。随着对Bora研究的深入,人们对AuroraA和PLK1的激活机制以及Bora、Aurora蛋白激酶A、PLK1三者对细胞的调控也有了进一步的认识。主要综述Bora在细胞功能调控中的作用和研究机制。     

RIO:一个新的激酶家族

RIO家族是一个近几年才被发现的非典型激酶家族。RIO激酶家族包括Rio1、Rio2和Rio3三个成员。其中,Rio1和Rio2出现于从古菌(Archaea)到人类的各种有机体内,两者的全部折叠均与典型的蛋白激酶相似,并能够发生自身磷酸化作用,而Rio3仅出现于多细胞真核生物中。RIO激酶家族在细胞存活以及核糖体生物发生中发挥着重要作用。     

NUSAP1与恶性肿瘤

核仁纺锤体相关蛋白1(nucleolar and spindle-associated protein 1,NUSAP1)是一种微管结合蛋白,它与微管结合后稳定微管并参与细胞分裂,与染色体结合后,促进有丝分裂纺锤体微管的形成;因此NUSAP1与细胞有丝分裂进程、纺锤体的形成有密切关系.NUSAP1的一个关键功能是在有丝...