Nezha调控纺锤体组装和功能分子机制的研究

Microtubules are hollow tubes that are composed of α-/β-tubulin heterodimers and are highly dynamic with their plus-ends continuously switching between polymerization and depolymerization, whereas their minus-ends relatively stable compare to plus-ends. Microtubules are very important in maintaining the structure and polarity of the cell as a major component of cytoskeleton. They are involved in fundamental processes such as mitosis, intracellular transport and cell motility for their dynamic character. Microtubule cytoskeleton undergoes a dramatic reorganization during cell mitosis. Cells loss the extensive interphase microtubules array when enter mitosis, the mechanism of cytoplasm microtubules depolymerization is still poorly understood. Nezha known as a non-centrosomal microtubule minus-end associated protein and necessary for stabilizing non-centrosomal microtubules. Here we show that Nezha released from microtubules when cells enter mitosis. Subsequently, we identified importin-β as a candidate of interacted partner of Nezha which regulates multiple aspects of mitosis. In this project we focus on the regulation of microtubule cytoskeleton reorganization during cell mitosis by Nezha and the mechanism underlying this process.

微管是由α、β二聚体组成的管状中空结构，它具有不断聚合解聚的正端和相对稳定的负端。微管作为细胞骨架的重要组成部分，对维持细胞形态和细胞极性起到了至关重要的作用。同时由于其动态性，微管能够调控细胞的多种基础生理过程，包括有丝分裂，胞内运输，细胞迁移等。在细胞分裂过程中，微管会经历一个重新排布的过程。在细胞由间期进入分裂期时，细胞会失去大量广泛分布的微管，对于细胞进入分裂期时微管解聚的机制，目前仍知之甚少。Nezha作为重要的非中心体微管负端结合蛋白，对维持微管稳定有至关重要的作用。我们观察到在细胞进入分裂期时，Nezha会失去其在微管的定位。随后在于Nezha可能相互作用的蛋白中，我们找到了与有丝分裂密切相关的蛋白importin-β。本课题旨在研究Nezha在细胞分裂过程中对微管骨架重排的调节作用及其背后的分子机制。

微管是由α、β二聚体组成的管状中空结构，它具有不断聚合解聚的正端和相对稳定的负端。微管作为细胞骨架的重要组成部分，对维持细胞形态和细胞极性起到了至关重要的作用。同时由于其动态性，微管能够调控细胞的多种基础生理过程，包括有丝分裂、胞内运输、细胞迁移等。在细胞分裂过程中，微管会经历一个重新排布的过程。在细胞由间期进入分裂期时，细胞内大量广泛分布的微管会在短时间内解聚，随后重新生成微管组装成纺锤体。与纺锤体形成机制研究现状不同，对于细胞进入分裂期时微管解聚的机制，目前仍知之甚少。.在哺乳动物上皮细胞中，CAMSAP家族蛋白被鉴定为一类能够调控非中心体微管负端的蛋白。失去Nezha/CAMSAP3会导致非中心体微管由负端起始的解聚，CAMSAP3与CAMSAP2共同维持细胞内非中心体微管的排布。同样的机制也存在于CAMSAP3在果蝇中的同源蛋白Patronin，在果蝇的S2细胞中敲降Patronin会使得间期细胞内微管变稀疏并且分裂期细胞内纺锤体长度变短。.在本研究中，观察到在细胞进入分裂期时，CAMSAP3会失去其在微管负端的定位，并伴随着微管骨架的重排。随后在与CAMSAP3可能相互作用的蛋白中，找到了与有丝分裂密切相关的蛋白importin-β，在importin-β过表达的细胞中，同样观察到了类似细胞进入分裂前期的表型。随后的免疫共沉淀实验也证明importin-β通过其importin-α结合域与CAMSAP3相互作用，并进一步发现了RanGTP可以促进CAMSAP3和importin-β的相互作用。本项目研究证实在细胞分裂前期RanGTP可以通过对CAMSAP3以类似于SAFs的调节机制来调控细胞分裂前期微管骨架的重排，为细胞G2/M过渡期时非中心体微管的解聚提供了新的模型，阐明了Nezha在细胞分裂过程中对微管骨架重排的调节作用及其背后的分子机制。