囊泡定位蛋白TIP150BP1调控有丝分裂的机制研究

In the past decades, studies of mitosis have focused on the synergistic action between spindle microtubule and centromere and partially revealed the regulatory mechanisms of the highly accurate, dynamic and spatiotemporal mitotic progression. However, lines of evidence suggest that actin and endomembrane system regulate many aspects of mitosis and play key roles in monitoring mitotic progression as the spindle microtubule does. Nonetheless, it’s still undefined that how actin, endomembrane system, and microtubule collaborate to regulate sister-chromosome segregation. Our recent work indicate that the vesicle-localized and actin-related protein TIP150BP1 may participate in controlling mitotic progression by regulating spindle orientation in an unrevealed way. Thus, this project is willing to unearth the mechanisms that how TIP150BP1 cooperates with actin and microtubule to regulate spindle orientation in mitosis. The expected result may be a clue to explain that how actin, microtubule, and endomembrane system work together to regulate mitosis, and also may provide a new perspective and breakthrough point for analyzing chromosomal instability and initiation and progression of tumor due to disordered coordination of actin, microtubule, and endomembrane system.

过去数十年来关于细胞有丝分裂的研究主要聚焦于纺锤体丝和染色体着丝粒之间的协同作用，部分阐释了有丝分裂进程高度精确的时空动态性调节机制。然而证据显示，微丝系统和内膜系统也参与调控有丝分裂中的关键事件，和纺锤体微管系统一样在有丝分裂中扮演至关重要的角色。但是目前对于微丝系统、内膜系统和微管系统三者如何协同调节有丝分裂知之甚少。我们近期的工作显示，囊泡特异性定位的微丝相关蛋白TIP150BP1能够通过影响纺锤体定向来调控有丝分裂。前期证据使我们猜测TIP150BP1可能通过调节微丝网络动态性来影响微管状态从而实现对纺锤体定向的调控。故本课题将以囊泡定位蛋白TIP150BP1为切入点，探索其通过对微丝和微管的协同调节调控有丝分裂进程的具体机制。本课题的完成将不仅为三大系统如何协同调节有丝分裂这一领域填补空白，并为解析三大系统协调紊乱导致的染色体不稳定性表型及肿瘤的发生与发展提供新的视角与切入点。

纺锤体定向对于细胞的正确分裂和染色体的精确分离至关重要。越来越多的证据表明，纺锤体定向错误和多数组织器官的发育性疾病以及肿瘤发生高度相关。因此，深入研究纺锤体定向的调控机制非常重要。在本项研究工作中，我们发现特异性地定位在磷脂酸囊泡的TIP150BP1蛋白对有丝分裂纺锤体定向有着非常关键的调控作用。TIP150BP1蛋白的缺失会导致亚皮层微丝圈的提前形成进而引起星体微管的大量消失，最终导致纺锤体定向的异常、有丝分裂的阻滞和染色体分离的异常。抑制微丝形成的小分子药物latrunculin B的使用可以挽救TIP150BP1缺失引起的星体微管的大量消失和纺锤体的异常定向，暗示了囊泡与微丝、微管网络协同调控纺锤体定向。进一步的结果显示，TIP150BP1可以结合并招募微丝成核因子N-WASP来抑制亚皮层微丝圈在前期/前中期的提前形成。与此一致的是，体外的TIRF实验证实，TIP150BP1所在的脂质体可以招募N-WASP来限制体系中微丝的生长。一言以蔽之，我们的工作揭示了一种全新的基于囊泡的微丝与微管系统协同调控纺锤体定向的分子机制。本课题的完成不仅为内膜、微丝与微管三大系统如何协同调节有丝分裂这一领域填补了空白，并为解析三大系统协调紊乱导致的染色体不稳定性表型及肿瘤的发生与发展提供新的视角与切入点。