斑马鱼胚胎卵黄合胞体核分裂过程中Apo AII防止染色体融合的机制与功用

高密度脂蛋白为血清蛋白之一，包含ApoA－Ⅰ与ApoA－Ⅱ两类载脂蛋白。在斑马鱼内，肝脏和脑大量表达ApoA-II。此外，在胚胎的卵黄合胞体层(YSL)中，ApoA-II的表达也非常活跃，通过研究，我们发现ApoA-II在YSL中通过调控YSL细胞核（YSN）的分裂影响YSN在YSL中的空间分布进而影响斑马鱼胚胎的发育。早期敲除apoa2会在原肠胚期出现严重的发育缺陷并最终导致胚胎死亡。Apo AII是在核分裂中通过防止染色体融合而调控细胞核分裂的(Zhang T., et al, JBC, 2011)。基于本研究结果，我们将继续探讨载脂蛋白ApoA II 在YSN分裂中防止染色体融合分子机制及其在胚胎发育中的作用，探讨这种机制是否用于调控哺乳动物细胞核分裂的调控，并探讨该机制是否与疾病的发生有关联。探索建立一个从模式动物发现新的机制到认知疾病机制的研究模式和系统

本项目的目的是探索Apo AII功能异常引起的细胞分裂时产生染色体分离障碍的原因，寻找载脂蛋白调控细胞有丝分裂的机制。我们选择了Hela细胞系作为主要实验对象，同时也结合了其他细胞系上Apo AII的结果，研究Apo AII对细胞分裂的影响。过表达Apo AII基因全长（FL）或突变体（C2）的细胞中，当细胞进入分裂后期时，出现了染色体黏连的现象，染色体无法彻底分开，甚至细胞分裂进入末期，胞质分裂即将结束时，仍然有部分染色体桥连在一起。发现姐妹染色单体臂上的缝隙在不同实验组中存在差异。通过对这一现象的仔细统计和分析， Apo AII过表达或突变体干扰的实验组中，染色体臂间无缝隙或缝隙狭小的数量比对照组明显增多，并且姐妹染色单体臂完全打开的数量比对照组有明显降低。对黏连蛋白复合物中几个关键蛋白进行检测。Rad21， Smc1等在染色质上也有轻微滞留的现象表现，说明了黏连蛋白在分裂后期可能没有彻底清除，接下来，发现Plk1蛋白与Apo AII全长蛋白之间有相互作用的关系，与突变体之间没有检测到相互作用。通过苏氨酸磷酸化抗体检测Plk1整体磷酸化情况发现，在FL及C2组中，蛋白整体苏氨酸磷酸化状态有明显升高的现象。并且对Plk1功能关键位点T210磷酸化状态的检测，发现该位点磷酸化修饰状态也出现增高。接下来，构建了磷酸化模拟态突变体（Plk1-T210D）及磷酸化沉默态突变体（Plk1-T210A）。实验中发现，两种突变体均对细胞周期有不良影响，Plk1-T210D在细胞中过量表达也会造成细胞分裂后期染色体黏连现象的产生； Plk1-T210D会加重Apo AII引起的细胞分裂障碍，造成更多细胞出现染色体黏连现象；Plk1-T210A在一定浓度范围内可以恢复Apo AII引起细胞分裂障碍。将Plk1的两种突变体分别与apoa2的morpholino混合后注入斑马鱼胚胎中，观察发现，Plk1-T210A在一定浓度范围中可以逆转单独注射apoa2 morpholino引起的斑马鱼胚胎发育障碍，并且明显减弱卵黄核胞体层中细胞核分裂异常，恢复胚胎外包的顺利进行。总结以上实验结果，我们认为Apo AII作为一个崭新的细胞周期调控因子，主要通过与Plk1的相互作用干扰该蛋白正常功能，导致细胞分裂过程中姐妹染色单体臂上黏连蛋白解离失调，最终引起细胞分裂障碍。