CSPP1和MCAK协调有丝分裂细胞染色体运动过程中姐妹动点的功能研究

Chromosome alignment is essential for mitotic cells to equally distribute the genetic material into progeny cells. During oriented chromosome movement, the leading kinetochore regulates microtubules to depolymerize while the trailing kinetochore concomitantly mediates microtubules to polymerize. However, how this coordination is achieved remains largely unknown. MCAK, a microtubule depolymerase, plays a pivotal role in chromosome movement with a biased localization on the leading kinetochore. Our previous work showed that CSPP1 is a novel kinetochore protein which regulates chromosome movement downstream of CENP-H complex. Recently, we found that CSPP1,like CENP-H complex, biased to localize on the trailing kinetochore where microtubules polymerize. In vitro microtubule assays revealed that CSPP1 directly inhibits microtubule dynamics. More importantly, CSPP1 interacts with MCAK and antagonizes MCAK mediated microtubule depolymerization. Thus, we propose that CSPP1 and MCAK cooperate on sister kinetochores to regulate proper chromosome movement. We are trying to uncover the detailed relationship between CSPP1 and MCAK on regulation of kinetochore microtubules, thus interpreting the coordination between sister kinetochores during oriented chromosome movement.

有丝分裂细胞染色体队列是染色单体均等分离保证子代细胞染色体稳定性的前提。在染色体定向运动中，前导动点连接的微管解聚而后随动点连接的微管聚合，然而姐妹动点协同性的分子机制尚不明了。微管解聚酶MCAK在调控染色体运动方面发挥重要作用，并且较多地定位在前导动点上。我们前期的研究表明，微管相关蛋白CSPP1依赖于CENP-H复合物调控染色体的运动。而我们最新的研究发现CSPP1在姐妹动点上与CENP-H复合物一样，偏向定位在微管聚合的后随动点上；体外微管实验表明CSPP1能够抑制微管动态性；更重要的是CSPP1与MCAK有潜在的相互作用，且能够拮抗MCAK的微管解聚功能。以上结果说明CSPP1与MCAK在姐妹动点上协同调控染色体的运动。本项目拟从细胞学研究出发，结合体外微管重组实验，分析CSPP1和MCAK在微管动态性方面的互动关系，从而阐释染色体定向运动过程中姐妹动点协同性的分子基础。

有丝分裂细胞中染色体队列是遗传物质均等分配到两个子细胞的前提条件。在染色体向细胞赤道板运动时，与前导动点连接的微管解聚，而与后随动点连接的微管聚合。然而，姐妹动点如何协同性地调控两侧微管的动态性尚不清楚。我们的研究发现在有丝分裂细胞中，CSPP1蛋白较多地富集在后随动点上，并且抑制CSPP1的表达后纺锤体微管动态性显著增加，说明CSPP1具有抑制微管解聚的功能。体外微管实验也证明CSPP1直接抑制微管的崩塌，同时我们还发现CSPP1具有限制微管生长速率的作用。微管解聚酶MCAK在有丝分裂细胞中也参与调控染色体的运动，在体外微管实验中CSPP1能够保护微管不被MCAK解聚。机制上，我们发现CSPP1与MCAK直接相互作用，并且CSPP1直接抑制MCAK的ATP水解酶活性。我们的研究结果表明在有丝分裂染色体定向运动过程，CSPP1富集定位在后随动点上，通过抑制MCAK的微管解聚活性保证与后随动点连接的微管生长，同时控制微管的生长速率；相对应地，与前导动点连接的微管在MCAK的作用下发生解聚，以此实现染色体的队列运动。