ASPP2/PAR复合物调控上皮细胞纺锤体定向的功能与机理的研究

Cell polarity is the basis of many important biological processes including mitosis. It is critical for the localization and orientation of the mitotic spindle. Polarity proteins, including PAR complex and Cdc42, have been implicated in spindle pole orientation in epithelial cell division. However, the underlying mechanism remains unclear. Recently, we reported that apoptosis-stimulating protein of p53(ASPP2 or TP53BP2), which binds to the tumor suppressor p53 and stimulates its proapoptotic function , interacted and colocalized with PAR complex at apical cell-cell junctions in the polarized epithelial cells, positively regulated epithelial cell polarity. In additional, ASPP2 can control cell cycle and maintain epithelial integrity. Our new data suggest a novel role for ASPP2 in regulating spindle orientation. The interaction between ASPP2 and PAR-3 implies a close functional relationship. In this study, we want to further explore the role of ASPP2/PAR complex in spindle orientation and clarify the molecular mechanism.

细胞极性是很多重要细胞活动的基础，在有丝分裂纺锤体的正确定位和定向过程中起着至关重要的作用，而后者对于非对称细胞分裂和组织形态的形成是必要的。已知在上皮细胞分裂过程中，PAR复合物、Cdc42等极性蛋白可调控纺锤体的定位与定向，但许多具体分子机制仍很不清楚。我们发现一个非常重要的促进p53细胞凋亡的蛋白ASPP2与PAR复合物形成一个新的极性蛋白复合物，通过调控PAR-3在细胞连接处的定位以及与aPKC-PAR-6的结合来调控细胞极性。另有研究表明ASPP2还参与调控细胞周期，我们最新结果也揭示了ASPP2参与调控纺锤体的定向。为了进一步明确ASPP2/PAR复合物在纺锤体定向中的功能，并解析其分子机制，我们将利用活体观测系统和三维细胞培养系统等方法，研究ASPP2/PAR复合物如何通过其下游因子调控纺锤体的定向，及其自身磷酸化修饰对有丝分裂/细胞周期的影响，初步得到其信号调控网络。

有丝分裂的纺锤体的定位和定向对于非对称干细胞的分裂和组织形态的形成是必要的。最近研究结果显示一个非常重要的促进p53细胞凋亡的蛋白ASPP2与PAR复合物形成一个新的极性蛋白复合物，调控上皮细胞的顶端-侧基底面极性，以及细胞紧密连接的形成。本课题主要研究上皮细胞有丝分裂过程中，重要极性蛋白质复合物（包括PAR/ASPP2复合物、Cdc42、Lgl）以及细胞命运决定子（Pins、Numb复合物等）的相互作用及其磷酸化修饰，阐明这些极性蛋白质调控细胞周期和有丝分裂纺锤体定向的分子调控机制。. 我们发现在细胞迁移过程中，ASPP2与Par-3共同定位于上皮细胞的迁移前缘，而在MDCK细胞中敲除ASPP2，Par-3及PATJ在迁移细胞的前端定位明显减弱，如过表达ASPP2的突变体ASPP2-N+α（可抑制内源的ASPP2与Par-3的结合），则抑制了Par-3在细胞与细胞连接处的定位，同时也抑制了aPKC在细胞连接处的定位，说明ASPP2参与调控了Par-3及其结合蛋白在迁移细胞中的定位；另外，细胞骨架蛋白F-actin在ASPP2 kd细胞中丝状结构明显被破坏；与此同时，ASPP2低表达的MDCKⅡ细胞迁移明显受到抑制，提示在2D培养的上皮细胞中，ASPP2可能与Par-3相互作用调控上皮细胞的迁移。在3D培养体系中，ASPP2与PAR-3及E-carderin等蛋白共同定位于细胞的紧密连接处，在Cyst-formation过程中，ASPP2 调控了顶端蛋白的分布，ASPP2 kd显著地破坏了有丝分裂纺锤体极性轴的定向，并造成多包囊的形成。本课题的结果揭示了促进p53细胞凋亡的蛋白ASPP2参与调控细胞极性蛋白在细胞迁移中的定位与有丝分裂纺锤体的定向。深入探讨相关的分子机制是该领域研究的难点，也是目前国际上研究的前沿，对于理解有丝分裂纺锤体的定向的内在分子调控网络有着十分重要的意义。