染色体动粒与细胞有丝分裂

染色体动粒与细胞有丝分裂杨新林,王永潮（北京师范大学生物系细胞室,北京１００８７５）关键词动粒,有丝分裂真核细胞由间期进入有丝分裂期时伴随着一系列事件的发生,其中最显著的变化之一是有丝分裂纺锤体的形成。有丝分裂纺锤体至少由两类微管组成：一类是星状微管...     

论活细胞内的分子涨落

提出活细胞内部分子涨落的观点,用这个观点对活细胞内细胞器非匀速运动、神经轴浆转运小泡跳跃式运动、有丝分裂中期染色体振荡、有丝分裂后期染色子体运动中停顿等表观上不同的许多实验现象进行统一的解释.还提出一种实验确定连接的马达蛋白分子平均数目的方法.     

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。     

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。     

动粒蛋白CENP-K和CENP-H可形成异源超螺旋复合体

动粒（kinetochore）是位于纺锤体主缢痕处表层的特化结构.它通过与纺锤体微管的结合,在有丝分裂期拉动染色体向两极运动,同时具有机械力产生和与中期检验点有关的功能,是细胞中机械强度最高的结构之一.动粒由一个很大的复杂的蛋白网络组成,目前了解较清楚的核心蛋白网络是KMN网络（K,KNL1;M,Mis12复合物;N,NDC80复合物）和CCAN网络（常驻性着丝粒相关网络,constitutive centromere-associated network）,但对其蛋白组分之间相互作用的分子机制仍然了解很少.本研究采用串联亲和纯化（TAP）技术在稳定表达TAP-CENP-K的HEK293细胞中寻找CENP-K的稳定蛋白复合体,结果表明CENP-K和CENP-H形成强稳定的（耐受750mmol/L盐浓度）、比例接近11的蛋白复合体.经过预测,CENP-K与CENP-H都是超螺旋（coiled-coil）蛋白.CENP-K与CENP-H片段进行的体外Pull-down实验也证明了两者的N端片段之间以及C端片段之间分别存在直接的相互作用,并且C端片段之间的相互作用更明显.综上所述,CENP-H与CENP-K之间的强相互作用可能是通过形成异源超螺旋复合体实现的,可能在介导动粒与微管连接中起到重要的作用。     

.用酵母双杂交系统筛选CENP-E相互作用蛋白

纺锤体检验点(spindle checkpoint)是一个重要的细胞分裂生化调节通路, 可监督染色体正确分离和传代．着丝粒相关蛋白E (centromere-associated protein E, CENP-E)是一个分子量为312 kD的微管马达驱动蛋白,可以衔接纺锤体微管与动点并参与纺锤体检验点调控．为研究CENP-E的作用机理,以其动点结合区域为诱饵蛋白,用酵母双杂交技术从人HeLa细胞 cDNA 文库中筛选出了Nuf2蛋白．体外的pull-down实验和体内的免疫共沉淀实验表明, Nuf2蛋白通过其卷曲螺旋(coiled-coil) 功能域特异结合CENP-E的 C 末端区域,间接免疫荧光显示Nuf2与CENP-E共定位于细胞有丝分裂期染色体的动点．由此推论, CENP-E 通过Nuf2的直接作用参与构筑动点-微管界面,进而参与细胞有丝分裂纺锤体检验点信号转导通路,为染色体正确分离发挥调控作用．     

着丝粒和动粒

真核生物的染色体具有用于将2条臂分开的着丝粒结构.在着丝粒的外侧,具有与纺锤体直接相连的结构——动粒.着丝粒是一个复杂的DNA-蛋白质复合结构,是真核生物细胞分裂的轮毂;动粒是着丝粒在行使轮毂(调控中心)作用时赖以与细胞分裂“拉力器”(纺锤体)相啮合的动力支撑点.     

Dam1复合体在动粒-微管互作中的作用

细胞有丝分裂时动粒和纺锤体之间的相互作用对保证染色体分离的准确性至关重要,错误连接在前中期或中期时需要被修正。染色体要保持正确的连接直到后期纺锤丝将它们拉向两极。在对S.cerevisiae和S.pombe的研究中,非马达微管蛋白Dam1复合体对保持这样的连接起到了重要作用。本文主要介绍了有关Dam1复合体功能的一些关键性试验并且讨论了在酵母和其它有机体中它对于动粒-微管连接的意义。     

家猪减数分裂粗线期二价体与有丝分裂中期染色体的比较研究

以性成熟公猪睾丸和外周血为材料,采用长低渗、高氯仿卡诺固定液固定和外周血细胞培养制备减数分裂粗线期二价体和有丝分裂中期染色体,通过对二价体和有丝分裂中期染色体分裂指数和长度的比较研究,发现二价体的分裂指数和长度分别是有丝分裂中期染色体的5倍和3．42倍（1．87～5．98）;同时以12号染色体为例,比较了二价体上的染色粒结构带与有丝分裂中期染色体G－带,表明染色粒结构带比中期染色体G－带纹丰富,而与早中期G－带带织吻合。     

细菌鞭毛马达——一种卓越的分子机器

鞭毛马达(flagellar motor)是一种分子旋转马达,它在细菌鞭毛的结构与功能中起着中心作用.鞭毛马达的结构已基本清楚,主要由Mot A、Mot B、Fli G、Fli M和Fli N 5种蛋白组成定子(stator)和转子(rotor),其驱动力来自于跨膜的H⁺或Na⁺流.目前对鞭毛马达的旋转动力学及旋转力矩产生机制已有初步的了解.鞭毛马达可作为研究分子旋转马达的理想模型,对其深入研究将有助于认识生物能量转化利用及细胞运动的机制并具有广泛的生物学意义.     

大麦G－带变动性以及与染色粒的一致性分析

以大麦为材料,进行了Ｇ－带带纹变动性分析以及Ｇ－带与减数分裂粗线期染色粒的比较。有丝分裂早中期至中期两个不同时期Ｇ－带带纹总数减少３６％,染色体组的绝对长度缩短２５％,带数减少的幅度大于染色体长度缩短的幅度。染色体组中每条染色体之间带纹减少的比例不尽相同,变幅在０．２９－０．５０之间。不同染色体绝对长度减少的幅度在０．２７－３．７０μ之间。从早中期至中期,每单位染色体绝对长度带数具相对减少的趋势。选择第６染色体进行的比较显示,减数分裂的染色粒与有丝分裂的Ｇ－带带纹之间具有很好的对应关系,Ｇ－带带纹和染色粒间的数目、位置和着色程度上都具一致性。对Ｇ－带性质和植物中Ｇ－带的应用等问题进行了讨论。     

动点蛋白功能的研究进展

细胞周期是一个受严格调控、高度有序的过程。大部分真核细胞不会在上一个有丝分裂完成前开始新一轮的染色体复制;不会在DNA复制完成前开始有丝分裂;也不会在姐妹染色体于赤道板上排列整齐前就开始分离。 一、细胞周期和细胞周期调节的动点(kinetochore)组装与去组装     

癌症高表达蛋白——Hecl在纺锤体组装检查点中的作用

细胞增殖依赖于细胞分裂前染色体的复制及随后的姐妹染色单体分离到达两极。纺锤体组装检查点具有确保染色体信息传递保真性的作用,检查点的缺失可能导致染色体的分离异常和肿瘤形成。癌症高表达蛋白(Hecl)通过与调控G2／M期的蛋白间的相互作用而在染色体的分离中发挥重要作用。Hecl与Nuf2的复合物,在G2／M期与动粒相结合,Hecl的缺失将导致严重的染色体分离错误。Hecl具有召集Mpsl和Mad1／Mad2复合物结合到动粒上的作用,这种结合可以激活纺锤体组装检查点途径中非常重要的APC^cdc20途径。但是Hecl、Mpsl、Madl三者之间的相互作用仍未明了。Hecl还可以通过与26S蛋白酶复合物的不同亚基结合调控其功能。Hecl是一种丝氨酸磷酸化蛋白,其磷酸化是由Nek2在G2／M期完成的。     

“与细胞运动性相关的Nudel／Lisl＼dynein通路功能及调节”研究进展

细胞的运动性与其生命的特征密切相关。胞内物质运输和有丝分裂等重要而复杂的运动过程,与微管及微管依赖性马达蛋白（motor proteins）密切相关。这些马达蛋白犹如沿微管“公路”行驶的汽车,负责产生与细胞运动性相关的推拉力量或把各种货物（cargo）运往各地。马达蛋白主要由两大类组成：胞质dynein驱动向微管负端的运动,而kinesin家族则负责向微管正端的运动。     

家猪减数分裂粗线期二价体与有丝分裂中期染色体的比较研究

以性成熟公猪睾丸和外周血为材料,采用长低渗、高氯仿卡诺固定液固定和外周血细胞培养制备减数分裂粗线期二价体和有丝分裂中期染色体,通过对二价体和有丝分裂中期染色体分裂指数和长度的比较研究,发现二价体的分裂指数和长度分别是有丝分裂中期染色体的5倍和3.42倍(1.87～5.98);同时以12号染色体为例, 比较了二价体上的染色粒结构带与有丝分裂中期染色体G-带,表明染色粒结构带比中期染色体G-带带纹丰富,而与早中期G-带带纹吻合。 Abstract:Meiotic pachytene bivalents were obtained from porcine testes using prolonged hypotonic treatment combined with high chloroform Carnory's fixative solution. Mitotic metaphase chromosomes were prepared from blood cell culture. Comparative studies on division index and length of pachytene bivalents and mitosis metaphase chromosomes showed that those of the former are 5 times higher and 3.42(1.87～5.98) times longer than the latter, respectively. Chromomere maps of bivalents are more abundant than mitotic metaphase G-bands, while they are correspondent with mitotic early-metaphase G-bands. The result was found by using the chromosome 12 as a sample.     

癌症高表达蛋白--Hec1在纺锤体组装检查点中的作用

细胞增殖依赖于细胞分裂前染色体的复制及随后的姐妹染色单体分离到达两极。纺锤体组装检查点具有确保染色体信息传递保真性的作用,检查点的缺失可能导致染色体的分离异常和肿瘤形成。癌症高表达蛋白(Hec1)通过与调控G2/M期的蛋白间的相互作用而在染色体的分离中发挥重要作用。Hec1与Nuf2的复合物,在G2/M期与动粒相结合,Hec1的缺失将导致严重的染色体分离错误。Hec1具有召集Mps1和Mad1/Mad2复合物结合到动粒上的作用,这种结合可以激活纺锤体组装检查点途径中非常重要的APCCdc20途径。但是Hec1、Mps1、Mad1三者之间的相互作用仍未明了。Hec1还可以通过与26S蛋白酶复合物的不同亚基结合调控其功能。Hec1是一种丝氨酸磷酸化蛋白,其磷酸化是由Nek2在G2/M期完成的。     

驱动蛋白KIF4A染色体定位的调控机制

KIF4A是一类可以利用自身马达结构域水解ATP获取能量,并沿着微管向其正极末端方向移动的分子马达。因其在细胞分裂过程中与染色体结合,又称染色体驱动蛋白。KIF4A在细胞周期的不同时期都发挥重要作用。在有丝分裂间期, KIF4A与染色质结合,稳定染色质结构。在有丝分裂早期细胞中, KIF4A参与染色体的凝缩、中板集合及整列。至有丝分裂晚期, KIF4A参与中央纺锤体的形成,调控染色体的分离和胞质分裂的完成。KIF4A的细胞学作用决定于该分子马达在各个细胞结构的正确定位,因此KIF4A调控染色体的各种功能依赖于该分子马达在染色体的定位。目前研究显示,众多因素影响KIF4A在染色体的定位,该文通过综述已发表的控制KIF4A染色体定位的因素,阐述调控KIF4A在染色体定位的分子机制,为深入研究KIF4A调控染色体功能的机制提供新的思路。     

玉米粗线期染色体的高分辨率染色粒图

经温和固定和展片的玉米小孢子母细胞减数分裂的粗线期染色体,在电镜下,着丝粒和大量的电子致密的染色粒清晰可辨。其数量和位置自减数分裂早偶线期至早双线期是稳定和可重复的。为此,我们对粗线期的10条双价体中各条分别进行详细的染色粒分析,构建了一个完整的染色体组的染色粒图。总共识别和定位了达430±12(根据7套染色体组计数平均)染色粒。染色粒图可用于确定原位杂交法定位基因的详细分布区域,染色体重排中断点的定位,识别外源单价体和由于不联会或脱联会而产生的单价体等。     

大麦G—带变动性以及与染色粒的一致性分析

以大麦为材料,进行了Ｇ－带带纹变动性分析以及Ｇ－带与减数分裂粗线期染色粒的比较,有丝分裂早中期至中期两个不同时期Ｇ－带带纹总数减少３６％,染色体组的绝对长度缩短２５％。带数减少的幅度大于染色体长度缩短的幅度,染色体组中每条染色体之间带纹减少的比例不尽相同,变幅在０．２９－０．５０之间,不同染色体绝对长度减少的幅度在０．２７－３．７０μ之间,从早中期至中期,每单位染色体绝对长度带数具相对减少的趋势。     

SKA2及其相关的miRNAs在肿瘤发生发展中的作用北大核心CSCD

纺锤体与动粒相关复合物2(spindle and kinetochore associated 2,SKA2)是参与维持有丝分裂中期赤道板的稳定和适时关闭纺锤体检测点的重要蛋白质。早期研究发现,SKA2不仅调控细胞周期的进程而影响细胞增殖,还能通过其他分子机制参于肿瘤的发生。微小RNA(microRNA,miRNA)作为原癌基因或抑癌基因影响肿瘤细胞的增殖和迁移。新近研究显示,SKA2在其内含子区域miRNA的调节下,在一些肿瘤组织和细胞中异常高表达。由此可见,SKA2和miRNA之间存在密切联系。本文结合目前的研究成果,对SKA2与相关的miRNA在肿瘤发生发展中的作用及其分子机制作一综述。