近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室、廣東省植物發(fā)育與環(huán)境適應(yīng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王應(yīng)祥課題組在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊The Plant Cell（中科院一區(qū)Top期刊）上在線發(fā)表了題為“ANAPHASE-PROMOTING COMPLEX/CYCLOSOME coactivators maintain AURORA1 kinase homeostasis during meiotic chromosome segregation”的文章，揭示了模式植物擬南芥泛素連接酶后期促進(jìn)復(fù)合物（APC/C）調(diào)控減數(shù)分裂染色體正確分離的分子機(jī)制。本研究豐富了蛋白質(zhì)泛素化修飾調(diào)控減數(shù)分裂染色體分離的分子機(jī)制和作用網(wǎng)絡(luò)。
“分裂工程師”APC/C如何調(diào)控減數(shù)分裂染色體正確分裂？減數(shù)分裂是動(dòng)植物有性生殖的核心步驟。在這一過(guò)程中，染色體的精準(zhǔn)分離是保證后代遺傳信息穩(wěn)定的關(guān)鍵。前期研究發(fā)現(xiàn)擬南芥E3泛素連接酶APC/C及共激活因子CDC20.1調(diào)控減數(shù)分裂染色體分離過(guò)程，然而調(diào)控機(jī)制并不清楚。研究團(tuán)隊(duì)利用泛素化蛋白質(zhì)組、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)和生物化學(xué)等綜合分析，揭示了擬南芥E3泛素連接酶調(diào)控減數(shù)分裂染色體分離的底物——激酶AURORA1。作為“質(zhì)檢員”，AURORA負(fù)責(zé)調(diào)控染色體著絲粒與紡錘體微管的連接，并修正錯(cuò)誤連接。但AUR1的活性必須被嚴(yán)格限制在合理區(qū)間：活性不足則無(wú)法糾正錯(cuò)誤，導(dǎo)致染色體分配不均，活性過(guò)高會(huì)導(dǎo)致過(guò)度修正，擾亂正常分裂。
“分裂工程師”APC/C如何指揮“質(zhì)檢員”AURORA保障減數(shù)分裂染色體正確分離？研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)手段發(fā)現(xiàn)APC/C復(fù)合體的共激活因子CDC20.1與CCS52A2/B在此過(guò)程中扮演了不同角色：CDC20.1在減數(shù)分裂前期發(fā)揮保護(hù)AURORA使其不被APC/C提前降解，此時(shí)“質(zhì)檢員”AURORA加速檢修錯(cuò)誤的染色體動(dòng)粒和紡錘體微管的連接，伴隨減數(shù)分裂的進(jìn)行，檢修也完成，結(jié)合APC/C的CDC20.1讓位給CCS52，CCS52結(jié)合并激活A(yù)PC/C，促使AURORA發(fā)生泛素化修飾并通過(guò)26S蛋白酶體降解，最終保證減數(shù)分裂染色體正確分離。
APC/C及共激活因子CDC20.1/CCS52調(diào)控AUR蛋白內(nèi)穩(wěn)態(tài)模型
本研究揭示了模式植物擬南芥泛素連接酶后期促進(jìn)復(fù)合物（APC/C）調(diào)控減數(shù)分裂染色體分離過(guò)程的底物激酶AUR，APC/C協(xié)同共激活因子CCS52調(diào)控AUR發(fā)生泛素化修飾進(jìn)而通過(guò)26S蛋白酶體途徑降解，共激活因子CDC20.1和CCS52拮抗作用于AUR蛋白水平內(nèi)穩(wěn)態(tài)從而保障雄性減數(shù)分裂細(xì)胞染色體正確分離的分子機(jī)制。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后徐婧為論文第一作者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生陳凱欣和黃潤(rùn)森參與文章工作。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室王應(yīng)祥教授為通訊作者。該研究得到了嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、第九批“珠江人才計(jì)劃”植物減數(shù)分裂重組和種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以及國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
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https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koaf089/8115649?searchresult=1
文圖/生命科學(xué)學(xué)院
