裂殖酵母Dnt1及染色体集缩素蛋白调控有丝分裂染色体取向及精确分离的机制研究

尽管非整倍体(aneuploidy)是肿瘤细胞的显著特征之一,但其产生的分子机制目前并不甚清楚。近年来的研究发现,有丝分裂中期的姊妹染色单体与纺锤体微管的错误连接不被识别和修复可能是造成部分肿瘤细胞发生的原因。尤其是一种被称为merotelic attachment的错误连接,即一条姊妹染色体同时与来自两极的纺锤体微管连接,此染色体由于处于两侧的牵引力之下而滞留在细胞中央,最终带来染色体错误分离或者丢失,使子细胞成为非整倍体。我们在裂殖酵母中的前期研究发现,核仁蛋白Dnt1有可能通过影响集缩素蛋白的功能抑制merotelic attachment的发生。本项目拟就Dnt1和集缩素的作用机制开展研究,探讨裂殖酵母中的集缩素蛋白是否与Pcs1/Mde4复合体及异染色质蛋白共同承担抑制姊妹染色体merotelic attachment的功能,为揭示人类中非整倍体产生机制的研究提供启示。

在细胞有丝分裂过程中，复制的染色体需要准确分离到两个子细胞中。细胞中存在一系列的检验点来监督这个过程，确保基因组准确复制，及时修复和正确分离。在后期开始之前，如果动粒和纺锤体附着不正确或者动粒受到两端微管的拉力不均衡，细胞就会激活纺锤体组装检验点，并推迟进入后期。直到细胞中染色体动粒与纺锤体正确附着，纺锤体检验点沉默，细胞周期继续进行。. 在裂殖酵母中，Dnt1主要定位在核仁里，在有丝分裂后期还定位在纺锤体及纺锤体极体上。我们前期的研究发现Dnt1通过与检验点蛋白Dma1相互作用并抑制其E3泛素连接酶功能，从而抑制胞质分裂；另外Dnt1通过下调Wee1蛋白水平，调控细胞G2/M转换。. 在本研究中，我们重点研究了Dnt1参与染色体在细胞分裂周期的后期准确分离过程中的功能。我们利用同时带有nda3-KM311 cdc13-GFP ark1-as3等标记的工具菌株，通过跟踪Cdc13蛋白（Cyclin B）在SPB上的定位比例，检测了dnt1缺失的细胞内纺锤体检验点沉默情况。通过这种方法我们首次发现Dnt1对于纺锤体检验点的沉默是必需的。进一步研究发现Dnt1调控纺锤体检验点沉默仍然依赖于SAC的关键组分Mad2, Mad3和Bub1；Dnt1与已知的Dis2和Bub3在不同的通路上调控检验点沉默。. 通过细胞生物学定位研究以及生化分析，我们发现了dnt1缺失引起纺锤体组装检验点沉默缺陷的机制：一方面dnt1缺失导致Plo1在纺锤体极体上的定位时间延迟，这一过程部分依赖于Dma1蛋白；另一方面dnt1缺失后，有丝分裂检验点复合物和后期促进复合体结合紧密，使细胞不能进入后期，最终导致纺锤体检验点沉默缺陷。另外，dnt1缺失后带来的最重要的影响是Cdc20/Slp1蛋白水平的升高，这一变化是dnt1缺失细胞中纺锤体检验点沉默缺陷的直接原因。. 综上所述，本研究首次发现裂殖酵母中Dnt1参与纺锤体组装检验点沉默，并初步探索了可能的调控机制，揭示了Cdc20在纺锤体检验点的维持和沉默中的重要作用。