PinX1磷酸化修饰及其相互作用蛋白在调控染色体分离和染色体稳定性中的作用和分子机制研究

It has been evident that chromosome instability due to inaccurate chromosome　segregation in mitosis, plays a major role in the development of neoplasm. Recently, our study showed that PinX1 is essential for faithful chromosome segregation, but the exactly molecular mechanism　needs further study. Supported by previous National Natural Science Foundation of　China for the Youth, we identified a novel PinX1-binding protein, Plk1, and validated　the Plk1 can phosphorylate PinX1 in vitro. Further study showed that the　phosphorylation of PinX1 by Plk1 occurs in mitosis and is essential for faithful　chromosome segregation. Based our previous studies, our further investigation is　to study the effect of phosphorylation of PinX1 by Plk1 on accurate chromosome　segregation and chromosome　stability and clarify the exact molecular mechanism,　to identify new phosphorylated PinX1 interacting protein and evaluate its role in　regulation of faithful chromosome segregation. Our project will help to further　understand the mechanisms of tumor formation and provide experimental data to develop anti-tumor drugs aimed at chromosome instability in clinic.

有丝分裂期染色体异常分离是导致染色体不稳定性的重要机制，在肿瘤的发生发展过程中具有重要作用。最近我们研究发现PinX1对于细胞有丝分裂期染色体的正常分离至关重要，但具体分子机制尚不明确。在前期青年科学基金项目资助下，我们发现一个新的PinX1 相互作用蛋白Plk1，也证实Plk1 在体外能够磷酸化修饰PinX1，进一步研究显示Plk1 磷酸化修饰PinX1 发生在细胞有丝分裂期，且对于细胞染色体的正常分离是必须的。本课题拟在前期工作基础上，观察Plk1 磷酸化修饰PinX1 对PinX1 调控染色体分离和染色体稳定性的影响，并进一步阐明具体分子机制；同时，筛选和鉴定新的磷酸化修饰PinX1 蛋白相互作用蛋白，并评估其在调控染色体正常分离中的作用。本项目的进行不仅有助于深入了解肿瘤发生发展机制，也为临床上开发针对染色体不稳定性的抗肿瘤靶向治疗药物，提供理论基础和实验依据。

有丝分裂期染色体异常分离是导致染色体不稳定性的重要机制，在肿瘤的发生发展过程中具有重要作用。早期研究显示PinX1具有抑制端粒酶活性的作用，而本课题组的研究发现PinX1对于细胞有丝分裂期染色体的正常分离也至关重要，但其调控染色体分离的具体机制尚不明确。此外，本课题组还在前期研究中发现一个新的PinX1相互作用蛋白Plk1，也证实Plk1在体外能够磷酸化修饰PinX1，进一步研究显示Plk1磷酸化修饰PinX1发生在细胞有丝分裂期，且对于细胞染色体的正常分离是必须的，但其具体分子机制尚不清楚。本项目系统评估了PinX1蛋白磷酸化位点突变体对染色体分离的影响，并构建了PinX1蛋白去磷酸化和模拟磷酸化突变体的稳定表达细胞株，观察不同代数稳定表达细胞株染色体异常情况，结果显示Plk1磷酸化修饰PinX1对于细胞有丝分裂期染色体的正常分离是必须的，而和PinX1蛋白模拟磷酸化突变体稳定表达细胞株相比，PinX1蛋白去磷酸化突变体稳定表达细胞株染色体异常比例明显升高。进一步，我们对Plk1磷酸化修饰PinX1进而调控染色体分离及染色体稳定性的具体分子机制进行深入研究。结果显示Plk1磷酸化修饰PinX1通过影响PinX1和Hec1、CENP-E、Nucleolin相互作用，影响PinX1微管结合能力，影响有丝分裂期纺锤体微管稳定性及PinX1动点微管俘获能力，从而调控有丝分裂期染色体正常分离。此外，通过pull-down技术，我们筛选和鉴定出新的磷酸化修饰PinX1蛋白相互作用蛋白，初步描绘以PinX1蛋白为核心的染色体分离相关调控蛋白相互作用网络图。上述研究结果有助于我们深入理解PinX1及其相互作用蛋白网络在调控染色体分离及染色体稳定性中的具体分子机制。