有丝分裂检查点激酶对遗传稳定性的维持及其在癌症中的失调

Eukaryotic cells developed robust chromosome segregation machinery for equal partitioning of genetic information. To ensure its high fidelity, they also developed a surveillance mechanism, the spindle assembly checkpoint, which monitors erroneous microtubule attachment to the chromosomes. The conserved Mps1 kinase plays an essential role in this process through establishing both metaphase chromosome bi-orientation and the checkpoint signaling. But it is not clear how Mps1 functions in metaphase chromosome bi-orientation. Here, we have identified one major effector of Mps1 in this pathway, MCRS1 oncoprotein, and want to further study their functional roles on regulating mitotic spindle dynamics. .Aneuploidy, resulting from errors of chromosome segregation, is a hallmark of cancer and is directly correlated to its metastatic behavior and drug resistance. However, aneuploidy normally generates proteotoxic and metabolic stresses to eukaryotic cells resulting in senescence or apoptosis. It is not clear how cancer cells nullify its detrimental effects and exploit it for their aggressive evolution. Here, we propose to study how aneuploidy can be tolerated during tumorigenesis and how its sensitization can be used for cancer therapy. Furthermore, we will investigate mitotic kinase signaling network by high-content single cell analysis in order to understand global regulation of genetic stability by mitotic kinases. This study will enhance our understanding of genetic stability and its deregulation during disease development.

真核细胞具备稳健的染色体分离机制，用于平等分配遗传信息。纺锤体组装检查点是一种监测机制，它监测染色体上错误的微管附着，确保正确分离。Mps1在此过程中起着重要作用，它在有丝分裂中期建立染色体双向定位和检查点信号。 但目前尚不清楚Mps1如何发挥作用。 我们已经鉴定了Mps1的一个主要效应器MCRS1癌蛋白，计划进一步研究它们如何调节有丝分裂纺锤体动态。 .非整倍体是癌症的标志，由染色体分离错误导致，并且与癌症转移和耐药性相关。 然而，非整倍体通常对细胞产生毒性和代谢压力，导致衰老或细胞凋亡。 目前尚不清楚癌细胞如何消除其有害影响，并将其用于侵略性进展。我们计划研究癌细胞如何耐受非整倍体，以及如何将其敏感性用于癌症治疗。 此外，我们将通过高通量单细胞分析研究有丝分裂激酶信号传导网络，以了解激酶对遗传稳定性的调控。 这项研究将有助我们了解遗传稳定性及其在疾病发展过程中的失调。

纺锤体装配检查点 (SAC) 确保染色体在有丝分裂中均匀地分离到两个子细胞中。 科研界已经进行了大量研究来了解调控SAC的分子机制，但仍有许多问题有待回答。 我们有兴趣研究 SAC 是如何促进高等真核细胞中染色体精确分离的。 我们对 MCRS1 和 PTIP 等有丝分裂调节因子以及非整倍体检查点的新成分的功能性研究一定会回答该许多领域的重要问题，并有望对癌症治疗产生积极影响。.我们之前已经确认了 MCRS1 与 Mps1 激酶之间存在相互作用，并在本提案中进一步研究了它们功能的调节。 1）我们发现 Mps1 对 MCRS1的S65位点进行磷酸化以确保细胞能够正确地组装有丝分裂纺锤体。 2) 我们发现 TP53 被敲除的细胞系所展现的有丝分裂缺陷能够被 MCRS1 蛋白补救。 这些发现表明，在人类癌症中频繁发生的 MCRS1 过表达可能会抑制 TP53 突变癌细胞的有丝分裂缺陷并促进肿瘤发生过程。.我们通过酵母双杂交实验注意到调节基因组稳定性的 PTIP 与 Mps1 激酶存在相互作用。 进一步的研究表明，PTIP 蛋白通过促进间期细胞中的 DNA 损伤修复以及促进有丝分裂细胞中有丝分裂纺锤体的正确组装来保护人类细胞的基因组稳定性。 这项研究提供了一个很好的DNA 损伤途径和有丝分裂染色体分离机制之间的密切串扰的例子。.由于有丝分裂机制的缺陷导致的染色体分离错误会产生不均匀的染色体分离，这会限制细胞的正常增殖。 有趣的是，癌细胞可以耐受非整倍体的不利影响，这表明它们已经使非整倍体检查点失活。 为了识别限制非整倍体细胞生长的新检查点成分，我们进行了 CRISPR 筛选。 目前我们在调查筛选过程发现的有可能是检查点成分的蛋白，以了解它们在有丝分裂中发挥的作用。.协同药物组合能够极大地抑制癌细胞的耐药性的发展，但是业界缺乏寻找协同组合的一个系统的筛选手段。 在这里，我们建立了基于高内涵图像分析的药物筛选平台，并成功地进行了协同药物组合的筛选。 结果表明，mTOR 通路的靶向药物通常与多种药物类型具有协同作用。许多 mTOR 药物已经在临床前或临床试验中进行研究, 所以这项研究可能对癌症治疗有直接影响。