新型中心体蛋白LisH1在细胞迁移中的作用及分子机制

细胞迁移是细胞运动的基本形式之一，在动物的胚胎发生、创伤愈合、机体免疫等生理过程以及炎症反应、癌症转移等病理过程中均有重要作用。细胞体前移（尤其细胞核前移）是细胞迁移的关键步骤之一，涉及到细胞核与中心体之间的耦联，其分子调控机理至今仍知之甚少。目前有证据显示细胞质动力蛋白Dynein及其调控因子LIS1可能参与其中。在前期工作中，我们在哺乳类动物中克隆了一个含有LIS1同源结构域的未知基因，并命名为LisH1（Lis1 Homology 1）。初步结果提示其蛋白产物主要定位在中心体上，与细胞核/中心体间的耦联密切有关，并可能参与细胞迁移的调节。本项目拟通过生物信息学、分子细胞生物学和现代成像等技术，系统研究LisH1在细胞迁移（尤其细胞核前移）过程中的作用，并阐明其可能的分子机制。本研究的开展将有助于进一步了解细胞迁移的分子调节机理，为与细胞运动异常相关的疾病提供新的潜在治疗靶点。

LIS1是细胞质动力蛋白Dynein的重要调控因子，其在细胞增殖、迁移及存活等生命过程中扮演了关键的角色。我们发现了一个含有LIS1氨基端保守结构域 LisH（Lis Homology）的蛋白LisH1（又名FOR20），并对它的细胞生物学功能进行了系统的研究。下调LisH1不仅会导致细胞形态的明显异常，而且还抑制了细胞的迁移能力。细胞骨架在细胞形态的维持和细胞迁移的进行都发挥了重要的作用，因此，我们集中研究LisH1对细胞骨架的影响。我们的结果显示，LisH1下调可诱导微管趋向于稳定聚集的状态。微管的解聚和重生成实验都表明，下调LisH1不仅会显著延长微管解聚药物Nocodazole解聚微管所需的时间，而且也加快了游离微管重新聚集的速率。进一步的免疫荧光数据也提示，LisH1在微管的负端靠近中心体的区域与微管存在共定位。有意思的是，斑马鱼体内数据也证实了LisH1的下调可以显著抑制炎症诱导的巨噬细胞的迁移。这些数据提示，LisH1可能通过促进微管解聚而参与细胞迁移调控。有关此部分的研究论文正在整理中。此外，我们的研究还发现，LisH1的下调会导致细胞周期S期的异常，并引起Plk1在中心体上定位的缺失。进一步研究发现Plk1在中心体上的定位对于细胞周期S期的顺利进行十分重要，令人意外的是，Plk1的这一作用不依赖于它的激酶活性和polo-box结构域，而依赖于其自身结构的完整性。在LisH1下调的细胞中，外源表达可强行定位于中心体的Plk1可以有效地挽救LisH1下调引起的S期异常。这些结果显示中心体蛋白LisH1可通过介导Plk1定位于中心体，进而保证DNA复制的正常进行，提示在中心体上可能存在一个细胞周期S期的检查点，以保证细胞核内DNA复制和中心体复制能同步进行。这部分工作已发表在《Cell Research》，并被该杂志配发专题评述文章（Research Highlight）。