Ran GTPase和细胞周期激酶在细胞增殖代谢中的分子调控网络研究

细胞增殖代谢过程受到Ran GTPase和周期蛋白激酶组成的调控网络的调节。深入了解Ran GTPase和周期蛋白激酶的作用机理和调控网络，对认识和控制细胞增殖代谢、筛选肿瘤药物等至关重要。我们在研究Ran GTPase对细胞周期的调控方面做了很多开创性的工作，并一直处于国际领先地位。在过去几年间，我们对周期蛋白激酶的研究也取得突破性进展，尤其是CDK、Plk和Aurora激酶家族的研究，在国际上处于领先水平。在此项研究中，我们拟应用自己建立的非细胞体系组建纺锤体的实验模式与细胞水平研究相结合，进行相关作用因子筛选、蛋白修饰研究和胞内功能鉴定，探讨细胞增殖代谢中Ran GTPase和周期蛋白激酶的重要信号转导通路及调控网络。我们将重点关注细胞增殖过程中中心体的功能、纺锤体的装配、分裂中后期的转化及核膜重建等重要事件，由此理解在Ran GTPase和周期蛋白激酶调控下的细胞增殖代谢的机理。

Ran GTPase和细胞周期激酶在细胞增殖代谢中起着重要的调控作用。本项目对Ran GTPase和细胞周期激酶在中心体成熟、纺锤体装配、中期到后期转化和核膜重建等过程中的作用进行了深入研究。结果显示，中心体外周基质蛋白PCM1招募Plk1到中心体外周基质上，促进纤毛去组装和中心体成熟。在此过程中，CDK1通过调控PCM1蛋白703位苏氨酸的磷酸化，进而调控PCM1和Plk1的结合和Plk1在中心体上的定位及功能发挥。在纺锤体装配方面，发现TACC3依赖的微管装配与中心体微管的分选参与纺锤体组装，该过程受到Aurora激酶和Ran GTPase的综合调控，是细胞分裂过程中染色体正确列队、遗传物质平均分配所必需的。在细胞分裂中期向后期转化过程中，对Ran GTPase、细胞周期激酶等调控因子的功能进行了深入研究，发现CRM1第391位的丝氨酸（S391）在有丝分裂期被CDK1高度磷酸化，进而调控纺锤体的形态大小、动粒微管的稳定性和染色体的列队及分离等；发现Crm1和Importin-β通过竞争性地结合其共同的下游因子RanGAP1，从而调控纺锤体装配。对核膜重建机理的研究发现，Ran及其结合蛋白Importin-α/β、Nucleoplasmin等在核膜重建过程中起到关键的调控作用。此外，该项目还发现BAF1及其结合蛋白Lamin A/C、Lap2α、Emerin等调控细胞分裂期进程，尤其是参与调控纺锤体定位过程；发现有丝分裂激酶Plk1的泛素化和去泛素化调节Plk1在动粒上的定位和有丝分裂染色体的列队过程；发现Aurora A激酶通过对其下游因子TPX2的调控，影响纺锤体微管的动态平衡，从而调控纺锤体装配的长度；发现底物和结合蛋白的特异性决定Aurora A/B的细胞内定位和功能；发现细胞分裂期-分裂间期转化与纤毛装配过程中的GSK3-Dzip1-Rab8调控通路,为了解细胞周期中纤毛结构的动态调控及细胞增殖与分化的调控提供重要的理论基础。总之，本项目全面和超额完成了计划书规定的任务，加深了Ran GTPase 和细胞周期激酶对细胞增殖代谢重要信号通路的理解，进一步明确了Ran GTPase和细胞周期蛋白激酶在细胞增殖调控信号通路中的具体作用，对Ran GTPase和细胞周期蛋白激酶的重要信号通路有了更加深入的了解，提出了数个认识该调控机理的实验模型。