《自然-細胞生物學》發表有絲分裂紡錘體基質研究的新進展

2月9日，國際著名學術期刊《自然細胞生物學》（Nature Cell Biology）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所朱學良研究員和美國華盛頓卡耐基研究所鄭詣先教授的合作研究結果：Nudel和胞質動力蛋白在紡錘體基質組裝中發揮重要的作用，進而調控有絲分裂紡錘體的正確形成。

紡錘體是主要由微管形成的紡錘形的動態結構，負責真核細胞有絲分裂過程中遺傳物質（染色體）的均等分離。因此，紡錘體的異常會引起遺傳不穩定，從而導致細胞死亡或腫瘤、癌症等疾病的發生。早在幾十年前人們就提出可能存在一些獨立於微管的基質成分，對紡錘體組裝起著重要作用，但一直未能被證實。鄭教授研究組近來利用偶聯有蛋白質激酶Aurora A的微小磁珠在非洲爪蟾卵抽提物中組裝成的紡錘體，證明了一種富含生物膜膜的紡錘體基質（spindle matrix）的存在，並發現B型核纖層蛋白（Lamin）也是其中的一個重要成分。這種紡錘體基質與微管相輔相成，前者促進後者形成正常的紡錘體結構，而後者的聚合又增強前者的組裝。另一方面，紡錘體的正確形成需要胞質動力蛋白（dynein），即一種被稱作「分子馬達」的能夠朝向微管負端運動的蛋白質複合物。朱學良組發現Nudel是dynein的調節因子，並在有絲分裂中有重要功能。

作為中科院「海外合作夥伴計劃」的成員，他們共同探索了紡錘體組裝的機理。博士研究生馬麗觀察到體外紡錘體形成過程中微管和基質的詳細變化，發現微管首先從Aurora A磁珠上長出，形成放射狀的星體（aster），同時在微管上出現含Lamin B的顆粒；隨著時間的推移，星體微管密度加大但長度變短，形成球狀物，在此過程中兩個星體會融合形成以磁珠為兩極的紡錘體，Lamin B的顆粒也變得高度富集。她和同事們發現，分離出的紡錘體基質中含有dynein和Nudel，並且Lamin B可以和Nudel直接結合。去除Nudel或失活dynein都可以抑制基質的富集並使紡錘體組裝停留在星體階段。去除Lamin B後，則形成膨大的異常紡錘體。這些結果說明Nudel和dynein可以通過聚集Lamin B等紡錘體基質成分來調節紡錘體的組裝。而且，由於分離的紡錘體基質中還含有大量參與細胞信號轉導、轉錄調控、膜運輸等功能的重要蛋白質分子，研究人員推測紡錘體基質可能還行使其它有待進一步認識的能。

這項研究受到科技部、國家自然科學基金委、中國科學院，以及美國霍華德休斯醫學院、美國卡耐基研究所的經費支持。