張傳茂教授課題組JCB獲細胞分裂重要發現

　　近期北京大學生命科學學院張傳茂教授課題組在紡錘體組裝和染色體列隊和分離研究中取得了重要進展。繼發現微管募集蛋白TPX2受到Aurora A蛋白激酶磷酸化調控，進而調節細胞有絲分裂中期紡錘體長度(Fu et al, 2015. Journal of Cell Biology)后，該課題組最新發現去泛素化蛋白酶USP16調控蛋白激酶Plk1在動粒上的定位，并促進有絲分裂期紡錘體裝配和染色體列隊。該工作以“Usp16 Regulates Kinetochore Localization of Plk1 to Promote Proper Chromosome Alignment in Mitosis”為題，發表于8月31日刊的國際知名細胞生物學雜志Journal of Cell Biology。

　　 細胞在有絲分裂中期，染色體在赤道板上的列隊對于母細胞將遺傳物質平均分配到兩個子細胞至關重要。蛋白激酶Plk1作為一個有絲分裂期重要的調控因子，在調節染色體列隊的過程中發揮著關鍵作用。在G2-M期轉換時，一部分Plk1通過其PBD結構域定位于動粒，穩定動粒和微管的連接，進而調節染色體在赤道板的正常列隊。一旦完成動粒和微管的連接，動粒定位的這部分Plk1受到泛素化連接酶CUL3/KLHL22的泛素化，并從動粒上脫落下來。張傳茂教授課題組揭示USP16在促進和穩定Plk1動粒定位的調控中發揮重要作用。研究發現，在有絲分裂前中期，CDK1和Plk1激酶循序磷酸化并激活動粒上的USP16，USP16能夠拮抗CUL3/KLHL22的功能，使Plk1去泛素化，促進Plk1與動粒錨定蛋白如BubR1結合，從而維持Plk1在動粒上定位。在有絲分裂中期，USP16在動粒上的定位減弱，導致Plk1泛素化與去泛素化修飾之間的平衡被打破，更多的Plk1被CUL3/KLHL22泛素化，并從動粒上脫落下來，進而沉默紡錘體組裝檢驗點，促進后期染色體分離。

　　泛素化和去泛素化修飾共同調控Plk1的動粒定位 (Zhuo et al, 2015. JCB)

　　 該項工作發現了Plk1在有絲分裂前中期動粒定位和發揮功能的新的分子調控機制。USP16對Plk1的去泛素化調控，對于動粒和微管連接的起始、染色體正常列隊和姐妹染色單體的分離是必需的。染色體列隊異常，會導致非整倍體的形成，并可能引起遺傳疾病和腫瘤發生。因此，該研究工作可能為癌癥等疾病的治療提供新的思路。該課題組已畢業博士研究生禚曉龍和在讀博士生郭曉為本文共同第一作者。該工作由張傳茂教授和美國加州理工大學劉軍軍教授共同指導完成，二者共為通訊作者。

　　 張傳茂教授課題組長期得到國家自然科學基金委多種項目、科技部973和重大計劃項目、北京大學985項目、生物膜國家重點實驗室和細胞增殖與分化教育部重點實驗室等大力支持。