着丝粒与动粒的功能、结构和动态组装（英文）

确保真核生物物种的遗传信息在亲代与子代之间忠实地传递是细胞有丝分裂的一项基本任务。着丝粒是一个特殊的染色体区域，对于在有丝分裂过程中介导姐妹染色单体的排列和分离至关重要。着丝粒身份确定是由含有着丝粒蛋白A(CENP-A)的核小体这种表观遗传机制决定的。CENP-A核小体为有丝分裂期内层动粒和外层动粒组装的关联提供了基础。本文回顾了着丝粒身份确定、内层动粒功能和组装以及外层动粒功能和组装。特别是，我们关注了组成型着丝粒关联网络（CCAN）结构活性关系的最新进展。CCAN结构信息为我们对着丝粒和动粒功能以及动态组装的理解提供了新的启示。     

Chk1防止DNA损伤的S期肿瘤细胞进行异常的有丝分裂

为探讨在p53失活的肿瘤细胞中DNA甲基化试剂引发的DNA损伤对于细胞周期的影响, 我们将同步化在G1, S和G2/M期的HeLa细胞分别进行甲磺酸甲酯(MMS)处理. MMS的处理结果表明, 各个时相的细胞周期进程均发生延迟或阻滞, 其中S期细胞对药物最为敏感. 进一步的分子机理研究表明, 3个时相中ATM-Chk2和p38 MAPK通路均被激活, 但是Chk1仅在S期中被活化, 提示Chk1特异地参与了S期的DNA损伤检查点(DNA damage checkpoint)或者DNA复制检查点(DNA replication checkpoint)的作用. 为了进一步确定Chk1在S期的检查点功能, 用专一的小分子抑制剂抑制Chk1的磷酸化, 发现被MMS处理的S期细胞能在未完成复制的情况下进行异常的有丝分裂, 提示Chk1主要是在HeLa细胞S期的DNA损伤检查点而不是DNA复制检查点发挥其作用. 另外, 本研究还检查了参与G2/M期进程的cyclin B1的表达变化情况. 在MMS处理的S期细胞中, cyclin B1表达量不能上调; 而在加入Chk1抑制剂处理后, cyclin B1则有所增加. 这一结果进一步支持DNA损伤S期细胞在Chk1失活时进入异常有丝分裂的推论. 研究结果表明, Chk1是MMS诱发的HeLa细胞S期DNA损伤检查点的专一性的重要蛋白激酶; 当MMS引发DNA损伤后, 上游蛋白激酶对Chk1进行磷酸化, 从而激活了S期的DNA损伤检查点, 阻止细胞进入G2/M期. 由于这一过程不依赖于p53的活性, 因此Chk1有可能作为p53失活的肿瘤细胞的药物靶标.     

细胞动力学研究进展与展望

细胞是生命活动的最小单元,其功能可塑性及动力学特征是维系生命个体健康及物种繁衍的重要保证.在分子水平,细胞可塑性与动力学特征受遗传学及表观遗传学的调控.随着基因组计划的顺利完成及我们对细胞增殖重要蛋白质作用网络生物化学特征研究的成功实施,表示细胞重要生命活动过程中功能分子的动力学特征及其调控机制显得日益重要.组建中国科学技术大学细胞动力学实验室旨在纳米尺度揭示细胞重要生命活动全过程的详尽全息分子调控机制.在过去的几年中,已取得了动点蛋白质网络研究的阶段性进展,动点蛋白复合物组分剖析、功能评估、蛋白质作用动力学及可塑性研究等方面均取得了具有特色的成绩.目前,拟在纳米尺度评估动点组装的时空动力学调控机制.相信在未来的日子里,细胞动力学实验室的创新性成果能够综合集成,并为人口与健康领域的重大命题提供相关的解答方案与技术平台.     

细胞有丝分裂马达蛋白的化学生物学研究与展望

微管马达驱动蛋白(kinesin,简称驱动蛋白)是一类沿着微管的特定方向行走的分子马达蛋白家族,在胞内运输和细胞分裂中扮演着重要角色.为了研究驱动蛋白的时空动力学特征,过去近15年的化学生物学研究发掘了一系列特异性的小分子抑制剂,为解析驱动蛋白的系统功能提供了有效的工具.由于部分驱动蛋白在实体瘤中活性异常增高,驱动蛋白小分子抑制剂渐渐发展成为癌症化疗的先导化合物.事实上,基于驱动蛋白Eg5(也叫KIF11)和CENP-E(着丝粒结合蛋白E)的小分子抑制剂已经进入Ⅰ期和Ⅱ期临床实验.本文将简介驱动蛋白的小分子抑制剂研究进展及临床转化研究前景.     

Cdk1:CENP-A核小体组装“交响乐”的指挥(英文)

The inheritance of human genome through mitosis is precisely regulated by a series of tightly orchestrated events such as chromosome condensation,bi-orientated spindle formation,chromosome congression,segregation and cytokinesis.Chromosome movements during mitosis are governed by dynamic interactions of spindle microtubules with a specialized chromosome domain called centromere.     

蛋白激酶TTK与CENP-E相互作用并共定位于人细胞的动粒

纺锤体检验点（spindle checkpoint)是一个重要的细胞分裂化调节通路，监督染色体正确分离和传代，其信号传导主要通过两个蛋白激酶Mps1和Bub1/BubR1来调控，近期的研究发现动粒马达蛋白CENP-E与BubR1相互作用并参与纺锤体调控点的作用，为阐明纺锤体检验点分子调控机理，利用动粒蛋白质组学技术剖析人细胞动粒的蛋白质组成时发现了TTK蛋白-人细胞Mps1。揭示了TTK蛋白激酶定位于动粒，并与CENP-E相互作用，可能参与监控人细胞分裂过程中的染色体分离。     

TNF-α通过提高PML蛋白的表达及其SUMO化水平来促进PML-NBs形成

PML-NBs是一个动态的结构,这种结构在正常情况下趋于稳态,当在细胞应激反应状态下,核体的结构和位置都发生明显的变化.不同类型的基因毒性压力对PML-NBs的影响也各不相同,例如,UV照射或热休克处理,PML-NBs迅速地进行微斑重建,而IFN的刺激可以促进PML-NBs结构的稳固.先前的研究试图解释这些表型,然而不同压力下PML微结构的改变机理仍不完全明了.在最近的研究中,我们发现TNF-α可以诱导Hela细胞产生数目更多的PML-NBs,同时,TNF-α限制了Hela细胞内的PML蛋白被高表达的Ubiquitin诱导出核.进一步研究揭示,TNF-α是通过提高PML的表达及其SUMO化水平来促进PML-NBs形成,我们的研究为进一步探索PML和PML-NB的功能提供了证据,也将对化学治疗药物的筛选有所帮助.     

纺锤体检验点的功能与染色体不稳定性

细胞生长和个体发育均依赖于母细胞将遗传物质（染色体）精确地分配给两个子细胞。在染色体分离过程中，纺锤体检验点起到了举足轻重的作用。染色体的正确分离是遗传信息稳定性的保证，而异常分离则产生染色体不稳定性，继而直接或间接地导致了一些疾病的发生，如先天愚型综合症和癌症等。动粒及其调控蛋白构成了纺锤体检验点，决定细胞有丝分裂过程中染色体分离的时空可调性。     

动点马达蛋白的研究与展望

动点是染色体着丝粒上的一个3层结构的特化部位，现在已经发现了CENP－E，动力蛋白（dynein）和MCAK三种定位于动点最外层－－冠状纤维的马达蛋白，并且对它们的功能进行了深入的研究，细胞有丝分裂期的一些作用机制已经逐渐地展现在面前。对马达蛋白在活细胞染色体上运动的研究将有助于阐述其在梁色体运动各个时期的分子机理。     

CdCl2通过破坏PML-NBs结构和促进PML降解诱导细胞凋亡

PML核体(PML-NBs)是一种相对稳定的结构,但其数目、大小和位置在细胞压力下可发生显著改变.如热休克及重金属会导致PML-NBs裂解成数目众多的小点.DNA损伤试剂,如Cisplatin和Alkylating试剂也可导致PML-NBs分散成更小的小体,甚至呈现一种弥散的状态.虽然先前的研究试图解释这些压力状态下PML-NBs的表型变化,但其机制仍知之甚少.在最近的研究中,我们用CdCl2处理Hela细胞,发现PML-NBs的稳定结构遭到破坏而弥散在整个细胞核中,有趣的是,部分PML蛋白迁徙到胞浆之中并与泛素蛋白共定位,进而引起PML蛋白的降解,最终使得PML-NBs无法恢复而诱导细胞发生凋亡.本研究为进一步认识PML和PML-NBs的功能提供了证据,也将对化学治疗药物的筛选有所帮助.