核纤层及其结合蛋白在细胞周期中的动态变化调控及功能研究

Nuclear lamina，mainly composed of the lamin proteins, regulates the nuclear structure maintenance, chromatin assembly, gene transcription and genome stability in eukaryotes. The assembly of the nuclear lamina is cell cycle dependent during the cell proliferation. It has been found that laimins and its binding proteins regulate the DNA replication, gene transcription, spindle assembly and nuclear assembly. Mutation or depletion of lamin or its binding proteins cause a number of severe human diseases such as progeria. In our present study, we have found that p2012 and a few other lamina-associated proteins participate in G2/M transition regulation through interacting with lamins. During performing their functions, these proteins are more likely post-translationally regulated, such as phosphorylated and acetylated. Therefore, we would like to carry out further detailed studies on the roles of these proteins in the nuclear dynamics and G/M genes expression. Moreover, we also want to investigate other related new factors that might contribute to these processes.

在高等真核细胞生物中，核纤层及其结合蛋白在维持细胞核结构稳定、调控染色质组装基因表达以及基因组稳定性等方面发挥着重要作用。在细胞增殖过程中，核纤层经历周期性的去组装和组装过程，核纤蛋白及其结合蛋白参与核膜崩解与重建、纺锤体装配、染色质平均分配到子代细胞中去等重要细胞周期事件。核纤层蛋白及其结合蛋白突变或缺失引起一系列人类疾病，包括肿瘤发生和个体早老症。研究中，我们发现核纤层蛋白及其结合蛋白的磷酸化和去磷酸化修饰是核膜去组装和组装的重要因素。同时我们也发现，p2012受到核纤层蛋白的调控，参与G2/M期转换调控。我们还鉴定出在分裂期调控纺锤体的组装的新型核纤层结合蛋白BAF1。本项目通过对核纤层蛋白（LaminA）及其结合蛋白（LBR、BAF1、P2012、AuroraA）调控细胞周期事件研究，揭示其内在的协同作用，对核纤层的调控机理可能有突破性发现。

核纤层是位于内层核膜下由核纤层蛋白组成的网格结构，参与核膜装配过程并维持细胞核形态，并具有锚定染色质、参与细胞凋亡、调控基因转录以及调控细胞周期等功能。核纤层蛋白LaminA及其结合蛋白BAF1、LAP2α和Aurora激酶在细胞周期中起着重要作用，其蛋白突变或缺失可以引起一系列人类疾病包括肿瘤和早老症。本课题对核纤层及其结合蛋白在细胞周期中的动态变化调控及功能作了一系列深入研究，主要研究成果包括：1）核外周蛋白lamin A/C, LAP2α和BAF1在有丝分裂期形成一个蛋白质复合体，这个复合体通过结合dynein, 连接纺锤体到细胞皮层和纺锤体基质，从而调节纺锤体的组装和定位；2）BAF1是核膜和染色质的重要衔接蛋白,BAF1在细胞内受到周期依赖性的乙酰化修饰，BAF1的乙酰化调控核膜结构的稳定性,BAF1A12T的磷酸化影响BAF1 K18位的乙酰化修饰，我们的研究结果为BAF1突变引起的早老症的机制和治疗提供了分子水平依据；3）细胞周期激酶Aurora A与Aurora B基因序列非常相似，但是两者在细胞周期中的定位和功能完全不同 。我们人为地将AuroraA与Aurora B在细胞中的定位进行互换，发现Aurora A与B能够相互替代对方的功能，进一步研究发现Aurora A与Aurora B的N端与C端共同决定了它们的定位与功能；4)细胞周期激酶CDK4在有丝分裂过程中被APC/C蛋白复合体降解，然后在G1早期再累积，从而起始一个新的细胞周期。