生命學(xué)院歐光朔實(shí)驗(yàn)室報(bào)道微絲骨架去分支在細(xì)胞遷移和不對(duì)稱細(xì)胞分裂中的調(diào)控作用
細(xì)胞極性是真核細(xì)胞的基本特征，在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、不對(duì)稱細(xì)胞分裂和細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)等細(xì)胞過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。細(xì)胞極性的建立涉及不同細(xì)胞組分通過不對(duì)稱組裝來執(zhí)行特定的功能。在細(xì)胞極化過程中，由Arp2/3復(fù)合體介導(dǎo)形成的分支狀微絲網(wǎng)絡(luò)以及由該網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的推力促進(jìn)了細(xì)胞膜的重塑。微絲的連續(xù)組裝必須通過解聚來平衡，確保有源源不斷的肌動(dòng)蛋白單體參與微絲的聚合。冠蛋白家族蛋白（coronin family protein）是保守的微絲調(diào)節(jié)蛋白，最典型的coronin蛋白是I型coronin（如Coronin1B），它通過β-螺旋槳（β-propeller）結(jié)構(gòu)與微絲結(jié)合，并通過其N端與Arp2/3復(fù)合物結(jié)合，從而阻礙了Arp2/3與微絲的對(duì)接，并促進(jìn)了已有的微絲網(wǎng)絡(luò)的去分支。線蟲POD-1蛋白是保守的coronin家族蛋白，作為III型coronin,其生化和細(xì)胞功能并不清楚。
2021年9月14日，清華大學(xué)生命科學(xué)院歐光朔實(shí)驗(yàn)室在《Proc Natl Acad Sci U S A》雜志發(fā)表了題為“微絲去分支在細(xì)胞遷移和不對(duì)稱細(xì)胞分裂中調(diào)控細(xì)胞極性”（ Actin filament debranching regulates cell polarity during cell migration and asymmetric cell division）的文章，報(bào)道微絲骨架去分支在細(xì)胞遷移和不對(duì)稱細(xì)胞分裂中的調(diào)控作用。
歐光朔實(shí)驗(yàn)室通過體外的微絲聚合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)POD-1能夠使Arp2/3介導(dǎo)生成的微絲網(wǎng)絡(luò)去分支，對(duì)內(nèi)源性POD-1蛋白的熒光實(shí)時(shí)成像分析結(jié)果表明 POD-1與遷移的神經(jīng)前體細(xì)胞前緣的Arp2/3共定位（圖1），發(fā)現(xiàn)POD-1在神經(jīng)前體細(xì)胞中的條件性敲除導(dǎo)致了細(xì)胞內(nèi)微絲組裝、細(xì)胞極性和細(xì)胞遷移的缺陷；而POD-1在線蟲早期胚胎內(nèi)的敲低阻斷了Arp2/3的運(yùn)動(dòng)，并影響了極化的皮質(zhì)流（cortical flow），最終導(dǎo)致細(xì)胞命運(yùn)決定因子的對(duì)稱分離。這些結(jié)果表明，在遷移的神經(jīng)前體細(xì)胞和不對(duì)稱分裂的胚胎中，細(xì)胞通過微絲去分支來組織微絲網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞極性（圖2）。
論文的通訊作者是清華大學(xué)歐光朔教授和李薇副研究員，清華大學(xué)博士后解超是該文章的第一作者。清華大學(xué)黃善金教授實(shí)驗(yàn)室為本研究提供了微絲體外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本研究工作得到了清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委等相關(guān)機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2100805118
圖1.POD-1在體外引起微絲骨架去分支，在體內(nèi)與Arp2/3共定位。
圖2. 在遷移的神經(jīng)前體細(xì)胞和不對(duì)稱分裂的胚胎中，細(xì)胞通過微絲去分支來組織微絲網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞極性
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