【摘 要】
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中心粒是中心体的核心组分.增殖细胞中心粒在一轮细胞周期仅复制一次,而多纤毛细胞为了完成纤毛发生则需要在短时间内大量复制中心粒,那么生物体是如何满足不同类型的细胞对中心粒数目的需求?增殖细胞中,中心粒的复制主要以母本中心粒依赖的方式(MCD)进行,由Cep63、Cep152和Plk4等关键蛋白参与完成.而多纤毛细胞中心粒的复制则鲜有报道.早期的电镜观察结果显示,多纤毛细胞中多数新生的中心粒复制依赖于
【机 构】
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中国科学院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所
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中心粒是中心体的核心组分.增殖细胞中心粒在一轮细胞周期仅复制一次,而多纤毛细胞为了完成纤毛发生则需要在短时间内大量复制中心粒,那么生物体是如何满足不同类型的细胞对中心粒数目的需求?增殖细胞中,中心粒的复制主要以母本中心粒依赖的方式(MCD)进行,由Cep63、Cep152和Plk4等关键蛋白参与完成.而多纤毛细胞中心粒的复制则鲜有报道.早期的电镜观察结果显示,多纤毛细胞中多数新生的中心粒复制依赖于deuterosome的结构以de novo的方式(DD)复制,但该结构的分子组成以及该复制方式的分子机制仍不为人们所知.在本研究中,发现一个新基因Deup1(deuterosomalprotein1,Deup1)对于deuterosome的形成至关重要.借助于3D-SIM技术,首次在分子水平上观察了多纤毛细胞中心粒复制的整个过程,直观的分辨出MCD和DD两种复制方式.通过一系列细胞实验,认为Deup1不仅是多纤毛细胞deuterosome的核心组分,而且在增殖细胞中外源过表达Deup1也可以诱导deuterosome以及以de novo方式产生中心粒.同时还发现,Cep152可能通过稳定Deup1蛋白水平从而在deuterosome的形成过程中发挥作用.进一步实验发现,Plk4和Sas-6等蛋白也参与了DD途径.通过生物信息学分析发现,Cep63和Deup1是一对旁系同源基因.认为Cep63和Deup1分别调控了中心粒复制的MCD和DD途径,细胞通过调控Deup1的表达实现不同类型的细胞对中心粒数目的不同需求.分子进化树结果显示Deup1可能是在水生动物向陆生动物进化过程中通过Cep63基因复制产生的,Deup1的出现可能通过增加纤毛密度而加强其摆动能力,从而增强了四足动物对陆生环境的适应能力.
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