OFIP调节有丝分裂纺锤体定向的机制与功能

By regulating tissue morphogenesis, orientation of the mitotic spindle is critical for the growth and development of higher organisms. Spindle misorientation is associated with cancer and many other human diseases. The dynamic interaction between astral microtubules and the cell cortex is known to play a key role in spindle orientation. However, the precise mechanisms of spindle orientation, especially the control of astral microtubule dynamics and the activity and behavior of microtubule-binding proteins in spindle orientation, remain elusive. In this project, we will study the molecular mechanisms underlying the regulation of spindle orientation by OFIP (OFD1 and FOR20 interacting protein, also known as KIAA0753), by investigating how this protein regulates astral microtubule dynamics, how it regulates the recruitment of motor proteins to the cell cortex, and how it interacts with known microtubule-binding proteins. We will also use epidermis-specific OFIP knockout mice to study the role of OFIP-dependent spindle orientation in tissue morphogenesis. These studies will help to elucidate the molecular details and regulatory mechanisms of spindle orientation. In addition, these studies will help to better understand the functions of spindle orientation in the development of tissues and organs.

有丝分裂纺锤体的定向通过控制组织形态发生，在高等生物的生长和发育中发挥重要作用。纺锤体定向的异常与肿瘤等多个重大疾病有密切的关系。目前已确定星体微管与细胞皮层之间的动态相互作用是纺锤体定向的核心。但是，关于纺锤体定向的精确机制，尤其该过程中星体微管动态性的调节及微管相关蛋白的行为，目前还了解得很不透彻。在本项目中，我们将通过研究OFIP（OFD1 and FOR20 interacting protein，又称为KIAA0753）对星体微管动态性的调节、对马达蛋白募集至细胞皮层的调节、与已知微管结合蛋白的相互作用等，来深入理解OFIP调节纺锤体定向的分子机制。我们还将利用OFIP的表皮特异性敲除小鼠，深入了解OFIP调节纺锤体定向在组织形态发生中的功能。这些研究有助于加深对纺锤体定向的分子细节和调控机理的了解，并有助于促进对纺锤体定向在组织器官发育中所发挥作用的认识。

有丝分裂纺锤体的定向通过控制组织形态发生，在高等生物的生长和发育中发挥重要作用。纺锤体定向的异常与肿瘤等多个重大疾病有密切的关系。但是，关于纺锤体定向的分子机制，目前还了解得很不透彻。在本项目中，我们发现OFIP对于纺锤体定向十分重要，但并不显著影响纺锤体的组装。OFIP在体外与细胞内均可以与微管相互作用，在有丝分裂细胞内促进星体微管的组装和稳定性。敲低OFIP表达显著影响了p150glued等dynein/dynactin马达蛋白复合物成分在有丝分裂期的定位，导致它们在细胞皮层处的定位几乎完全消失，变成全部定位于纺锤体极。进一步研究表明OFIP促进接头蛋白NuMA将马达蛋白复合物募集至细胞皮层。我们还发现OFIP影响部分微管结合蛋白在细胞内的定位，并发现CYLD与OFIP相互作用从而调节OFIP的定位。另外，OFIP在皮肤中有比较高的表达，对表皮的屏障功能十分重要。OFIP丧失导致表皮基底细胞纺锤体定向的异常，影响表皮组织的分层。我们还探讨了其他与纺锤体定向相关的因素，包括微管正端跟踪蛋白EB1的磷酸化、新型微管结合蛋白ENKD1的动态行为、NuMA的相分离等。我们发现OFIP等微管结合蛋白尽管在细胞内的精细定位及其与微管结合的具体机制等方面有所差异，但都可以通过调节星体微管与细胞皮层之间的动态相互作用，在纺锤体定向中发挥重要功能，进一步促进组织器官的发育。总的来讲，这些工作有助于加深对纺锤体定向的分子细节和调控机理的理解，并有助于促进对纺锤体定向在组织器官发育中所发挥作用的认识。