模拟微重力效应影响人骨肉瘤细胞纺锤体结构及其组装检验点功能的机制

空间环境极其复杂，持续存在的微重力环境可以引起细胞形态、细胞诱导分化、细胞增殖能力和信号转导等多方面的改变。已有大量的研究显示，在微重力条件下细胞增殖和细胞周期等诸方面有显著性改变，但其具体作用机制尚未阐明。为此，本项研究将针对模拟微重力效应对细胞增殖和细胞周期变化，以纺锤体、中心体结构和纺锤体组装检验点功能改变为切入点，以人骨肉瘤细胞系为材料，通过采用回转模拟微重力效应，观察增殖期细胞纺锤体和中心体结构变化以及染色体不稳定性，分析纺锤体组装检验点蛋白的表达和功能改变，探讨结构改变与分子活性的相关性，进而揭示模拟微重力效应影响具有增殖能力细胞纺锤体结构的情况，及其组装检验点功能的机制，为全面认识模拟微重力效应对增殖期细胞生物学作用及其作用机制提供可靠的研究基础。

为了在细胞分子生物学水平上完善和丰富航天医学基础研究中的基本理论，探讨模拟微重力效应对纺锤体、中心体结构和纺锤体组装检验点功能的影响，本项目以人骨肉瘤细胞系为材料，回转模拟微重力效应不同时间培养细胞，重点研究纺锤体和中心体结构变化、细胞增殖改变以及纺锤体组装检验点蛋白表达和功能的改变，分析纺锤体和中心体结构的改变、细胞增殖改变与纺锤体组装检验点蛋白表达和功能的改变的相关性。研究结果发现模拟微重力条件可以引起细胞骨架变化，使纺锤体多极比例增加，中心体数也随着纺锤体多极的增加而增加，细胞周期在S期或G2/M期出现阻滞，纺锤体组装检验点MAD2和BUB1表达增强。应用RNAi技术沉默MAD2和BUB1后，发现在模拟微重力条件下，纺锤体多极比率增加的趋势受到抑制，且发生细胞周期阻滞的效果下降，DNA含量降低。根据上结果推测，在模拟微重力条件下，细胞骨架系统首先感受重力的改变，引起细胞形态和纺锤体结构的变化，由于纺锤体结构的变化引起细胞周期检验点蛋白MAD2和BUB1的表达上调，继而引起细胞周期阻滞，使纺锤体多极的细胞积累。而当MAD2和BUB1被表达沉默后，虽然模拟微重力条件促进纺锤体结构变化的效应仍然存在，但由于细胞失去了细胞周期检验点的监控，可以继续多极分裂，从而使多极细胞积累减少，细胞周期阻滞效应减弱，DNA含量下降。