Developmental Cell:著絲粒功能建立與維持的關鍵因子CENP-A的裝配...

2015年1月8日訊 /生物谷BIOON/ --中科院生物物理所李國紅課題組最近在著名期刊Developmental Cell上在線發表了題為「Dynamic Phosphorylation of CENP-A at Ser68 Orchestrates Its Cell-Cycle-Dependent Deposition at Centromeres」的研究成果，介紹了著絲粒區域染色質特有的細胞周期依賴性裝配機制的最新成果，為長期困擾著絲粒生物學領域的CENP-A裝配機制問題提供了答案。

研究人員通過一系列生物化學與細胞生物學實驗分析，詳細地闡述了CENP-A分子上的Ser68可以通過可逆磷酸化修飾來調控HJURP識別與結合的能力。

在G2/M期CENP-A蛋白表達後會被Cdk1/CyclinB激酶複合物催化發生Ser68的磷酸化，因此M期CENP-A分子雖然存在，但由於Ser68磷酸化的CENP-A不能被HJURP識別，使得CENP-A不會在M期發生過早的裝配。

在M期末期，由於Cdk1/CyclinB活性降低，Ser68的磷酸化修飾則被PP1α催化發生去磷酸化，使HJURP可以在這個階段識別CENP-A並將CENP-A裝配入著絲粒區域，從而完成了著絲粒區域染色質在子代細胞中的精確維持。

作為染色體上的一個特殊結構，著絲粒是一段結構與功能高度特化的染色質區域，在細胞分裂期指導動粒的組裝，並在紡錘絲的牽拉下實現姐妹染色單體的分離並向細胞兩極移動。CENP-A，作為著絲粒區域染色質的標識分子，是組蛋白H3的變體，可以特異替換著絲粒區域核小體中核心組蛋白H3。

CENP-A在著絲粒區域的正確裝配對於染色體與基因組的穩定性具有重要的意義。包括組蛋白H3在內的常規組蛋白的表達與裝配在時間上趨於一致，通常發生於細胞周期的S期。

隨著子代DNA的合成，新生成的常規組蛋白隨即裝配入新生DNA分子，將子代DNA及時地包裝成染色質。而CENP-A具有與常規組蛋白截然不同的表達與裝配模式，它主要在G2-M期表達，在G1期早期完成著絲粒區域的裝配。CENP-A蛋白的表達與其在著絲粒區域染色質的裝配這兩個過程相互分離又緊密結合，實現這種特殊調控的內在機製成為該領域中一個至關重要的科學問題。（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦的英文摘要：

Developmental Cell   doi:10.1016/j.devcel.2014.11.030

Dynamic Phosphorylation of CENP-A at Ser68 Orchestrates Its Cell-Cycle-Dependent Deposition at Centromeres

Zhouliang Yu, Xiang Zhou, Wenjing Wang, Wenqiang Deng, Junnan Fang, Hao Hu, Zichen Wang, Shangze Li, Lei Cui, Jing Shen, Linhui Zhai, Shengyi Peng, Jiemin Wong, Shuo Dong, Zengqiang Yuan, Guangshuo Ou, Xiaodong Zhang, Ping Xu, Jizhong Lou, Na Yang, Ping Chen, Rui-Ming Xu, Guohong Li

The H3 histone variant CENP-A is an epigenetic marker critical for the centromere identity and function. However, the precise regulation of the spatiotemporal deposition and propagation of CENP-A at centromeres during the cell cycle is still poorly understood. Here, we show that CENP-A is phosphorylated at Ser68 during early mitosis by Cdk1. Our results demonstrate that phosphorylation of Ser68 eliminates the binding of CENP-A to the assembly factor HJURP, thus preventing the premature loading of CENP-A to the centromere prior to mitotic exit. Because Cdk1 activity is at its minimum at the mitotic exit, the ratio of Cdk1/PP1α activity changes in favor of Ser68 dephosphorylation, thus making CENP-A available for centromeric deposition by HJURP. Thus, we reveal that dynamic phosphorylation of CENP-A Ser68 orchestrates the spatiotemporal assembly of newly synthesized CENP-A at active centromeres during the cell cycle.