新型中心体蛋白CCDC74B对纤毛生成的调控作用和机制

Primary cilium plays vital roles in signal transduction and developmental regulation. Defects of ciliary structure and function result in a variety of diseases including polycystic kidney, situs inversus and cancer. The primary cilium is found on quiescent cell, but it is absorbed upon cell cycle reentry and formation of cilia is strictly inhibited in proliferating cells. However, the mechanisms of the conversion occurring in primary cilium remain unclear. Previously, we performed siRNA screening in more than 30 unknown centrosome proteins to explore potential regulators in cilia formation. Preliminary data have shown that knockdown of a novel centrosome protein CCDC74B induced both cilia formation in proliferating RPE1 cells and concurrent cell cycle arrest, but the latter phenomena were not found in Hela cells, a cancer cell line which could not form cilia, suggesting that CCDC74B may promote cell cycle progression through suppression of cilia formation. This project will aim to reveal the physiological functions of CCDC74B protein in cilia formation and cell cycle, and elucidate the mechanism in which CCDC74B suppresses primary cilia formation, which will provide evidences for the mechanisms and therapy of cilia-related diseases.

初级纤毛在细胞信号转导、生长发育调控等方面发挥着重要作用，纤毛的结构异常或功能不良会引发多囊肾、内脏倒位、癌症等多种疾病。初级纤毛存在于静止细胞中，当细胞进入细胞周期，纤毛则被吸收，并在增殖细胞中不再出现。然而，这种纤毛生长受抑制的调控机制尚不明确。在前期研究中，为探索在增殖细胞中抑制纤毛生长的调节因子，我们对30余种中心体蛋白进行siRNA转染法筛选，发现在正常增生细胞中，新型中心体蛋白CCDC74B的表达下调引起了纤毛生长，并同时出现了细胞周期的停滞，然而，在不能形成纤毛的子宫颈癌细胞中未出现同样现象，提示CCDC74B可能通过抑制纤毛生长的作用推动细胞周期前进。该课题将研究新型中心体蛋白CCDC74B在纤毛生长和细胞周期调控方面的功能，并明确CCDC74B调控纤毛生长的机制，为纤毛相关性疾病的发生机制和治疗提供理论依据。

中心体及其功能的调节机制错综复杂，大多数的中心体蛋白特性目前尚不明确；另外，中心体是初级纤毛形成的起源，纤毛需要中心体的母中心粒转化为基体才能形成。然而，纤毛的形成与细胞分裂是互相排斥的，在增殖细胞中如何抑制纤毛形成的调控机制目前也不明确。本研究基于荧光显微法和siRNA的方法，筛选出负性调节纤毛生长的新型中心体蛋白CCDC74B。CCDC74B位于中心体的中心粒周围物质（PCM），其在中心体的分布依赖于完整的微管运输系统。尽管CCDC74A与CCDC74B在序列上有高度的相似性(相似性达97.5%以上)，但它们在细胞内的空间分布截然不同，进一步的研究结果提示其第149位氨基酸残基决定了它们在细胞内的定位。敲除CCDC74B蛋白的表达可诱导细胞形成纤毛，与此相反，过表达CCDC74B蛋白可抑制血清饥饿所诱导的纤毛生成，提示中心体蛋白CCDC74B可负性调节纤毛的生成。在细胞进入细胞周期后，Aurora A/HDAC6信号通路对纤毛生成的抑制起到非常重要的作用，在该研究中发现CCDC74B至少可通过卷曲螺旋结构域（CCD）与Aurora A或HDAC-6结合。以上研究结果表明CCDC74B在进入细胞周期循环的增殖细胞中可能是作为PCM的功能调节蛋白与Aurora A或HDAC-6结合，使后两者聚集在中心体部位从而发挥抑制纤毛生长的作用。本研究首次揭示了中心体蛋白CCDC74B的生物学功能，促进了对中心体蛋白调节功能的认识，也为纤毛相关性疾病包括肿瘤的发生机制和治疗提供了相关线索。