GYF结构域蛋白SAO-1对调控RhoA分子通路的机理研究

RhoA, a small GTPase, is the key regulator of cytoskeleton. During cell division, ECT-2 mediates RhoA activation by catalyzing guanine nucleotide exchange on RhoA, consequently mediates the formation of contractile ring. The activation and localization of ECT-2 is regulated by centralspindlin (CYK-4 and ZEN-4). In addition, our recent data also demonstrate that ECT-2 activation and cell membrane recruitment is regulated by NOP-1 and PAR-5, respectively. This indicates unknown proteins may present in the RhoA activation pathway. Recently, we have performed a genome-wide high-throughput RNAi screening, and our results showed that SAO-1 may involve in RhoA activation pathway. Cell membrane contractility and central spindle integrity are affected in sao-1 depleted C. elegans zygote. These indicate SAO-1 may regulate RhoA activation through ZEN-4/CYK-1. In this proposal, we are going to elucidate the molecular mechanism of SAO-1-mediated RhoA activation pathway. We will investigate the molecular function of SAO-1 during cytokinesis, how SAO-1 regulates centralspindlin and what is the protein domain involved in this pathway.

RhoA是细胞分裂及细胞迁移中最重要的调控因子。它的异常会破坏胚胎正常发育，甚至引发癌细胞发生及其侵袭转移。目前已知在细胞分裂中，中央纺锤体复合体(简称:复合体) 及NOP-1同时调节RhoGEF ECT-2的活性，进而激活RhoA并介导收缩环形成。但RhoA激活通路的机理还未被完全了解，而且很可能还存在未知的调节蛋白。因此，近期我们进行了线虫全基因组的RNAi筛选，发现SAO-1可能调节RhoA的激活。在敲低SAO-1表达后，中央纺锤体结构变得不稳定, 表明了复合体蛋白不能正常定位于中央纺锤体; 且细胞膜的收缩能力减弱，这也表明了RhoA的活性受到影响。因此，我们推测SAO-1可能通过调节复合体的活性及分布以介导RhoA的激活。本项目拟通过研究SAO-1在细胞分裂中的功能，了解它如何调控复合体蛋白的定位和转运，以明确RhoA激活通路的机理，让我们对癌症等相关疾病的分子机制有进一步的认识。

RhoA是细胞分裂及细胞迁移中最重要的调控因子。它的异常会破坏胚胎正常发育，甚至引发癌细胞发生及其侵袭转移。目前已知在细胞分裂中，中央纺锤体复合体(简称:复合体) 及NOP-1同时调节RhoGEF ECT-2的活性，进而激活RhoA并介导收缩环形成。但RhoA激活通路的机理还未被完全了解，而且很可能还存在未知的调节蛋白。因此，近期我们进行了线虫全基因组的RNAi筛选，发现SAO-1可能调节RhoA的激活。在敲低SAO-1表达后，中央纺锤体结构变得不稳定, 表明了复合体蛋白不能正常定位于中央纺锤体; 且细胞膜的收缩能力减弱，这也表明了RhoA的活性受到影响。因此，我们推测SAO-1可能通过调节复合体的活性及分布以介导RhoA的激活。进一步分析发现，SAO-1和动力蛋白轻链DLC-1相互作用，并且二者在秀丽隐杆线虫胚胎和性腺共定位表达，SAO-1 缺失会导致DLC-1蛋白胞质表达水平下降。蛋白质晶体结构显示，四个平行的DLC-1和两个平行的SAO-1结合形成一个六聚体。研究还表明，SAO-1和DLC-1 都可以调节促凋亡蛋白CED-4/Apaf-1在性腺细胞核膜的表达水平。本项目拟通过研究SAO-1在细胞分裂中的功能，了解它如何调控复合体蛋白的定位和转运，以明确RhoA激活通路的机理及SAO-1调控的细胞凋亡的机理，让我们对细胞分裂和凋亡相关疾病及癌症的分子机制有进一步的认识。本项目已通过一系列细胞生物学与分子遗传学的实验，阐明并了解SAO-1调控第一次胞质分裂的假分裂沟的进入和分裂沟的闭合，另一方面，SAO-1通过调控DLC-1来调控性腺细胞凋亡，填补细胞生物学在这方面的重要空白。整体而言，我们能按计划执行，而且跟据实验数据及进度发展相关的研究，并得到不错的研究成果。