细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一。真核细胞有丝分裂是生物繁殖和生长发育的基础，有丝分裂期复制后的细胞核和细胞质被一分为二。核小体是构成真核生物细胞染色质的基本结构单位，组成核小体的组蛋白发生形式多样的翻译后修饰，包括乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化以及ADP-核糖基化等，目前已成为研究热点。事实表明组蛋白共价修饰的不同种类及时间和空间不同组合，诱导如DNA复制、转录(基因表达)、遗传重组、细胞分裂等一系列生物学过程。因此存在于一个或更多的组蛋白尾部的修饰，被称为“组蛋白密码”。 一些研究结果表明，组蛋白H3尾部(氨基末端)的磷酸化作用是发生在细胞有丝分裂过程中的特征性事件。为了研究组蛋白的氨基末端磷酸化过程与有丝分裂的关系，在本学位论文研究中，利用二个细胞系：人乳腺癌细胞MCF-7和中国仓鼠细胞CHO，使用了同步化技术、三色免疫荧光标记技术、激光共聚焦技术和RNAi技术，研究组蛋白H3磷酸化过程与细胞有丝分裂各相期的关系。观察Ser10磷酸化H3，Ser28磷酸化H3在细胞内的动态分布，以分析组蛋白H3磷酸化的生物学功能。用小RNA干扰技术干扰AuroraB基因，用以干扰H3的磷酸化，以研究组蛋白H3磷酸化作用在细胞有丝分裂中的生物学功能。 研究结果表明，组蛋白H3在有丝分裂过程中，两个丝氨酸残基Ser10和Ser28发生了磷酸化作用。Ser10磷酸化组蛋白H3首先出现在G2晚期的核周缘，Ser28磷酸化组蛋白H3紧随其后出现，两个位点的磷酸化在中期到达高峰，并扩展到染色体的所有部分。当细胞有丝分裂进入后期和末期，组蛋白H3Ser28的磷酸化逐渐消退，而组蛋白H3Ser10磷酸化的荧光信号也逐渐从染色体上消失，此时在纺锤体中央部位出现Ser10磷酸化H3。研究结果表明，组蛋白H3Ser10和Ser28的磷酸化与细胞有丝分裂染色体的凝集和解凝集过程有着时间和空间上的相关性。Ser10和Ser28这两个位点发生磷酸化作用，可使组蛋白H3氨基末端的正电荷数降低，改变了组蛋白一DNA间的相互作用，这可能是导致染色质变构凝集的原因之一。 根据激光共聚焦显微分析表明，在有丝分裂后期和末期，Ser10磷酸化组蛋白H3的荧光信号出现在中体位置，在纺锤体中央形成梯状区带，随后凝集成点状成直线排列，和分开的两套染色体形成“三明治”样结构。随着卵裂沟在末期的收缩，中体区域被压缩成联系两个子代细胞的“桥状”复合物。其中压缩的微管构成中体复合物的“两臂”，中间有一个由Ser10磷酸化H3，CENP-A，AuroraB等蛋白参与的结构特殊的蛋白质复合物连接。而此时“梯状”分布的组蛋白也被压缩成一个“点”，构成具有“两臂”的中体的连接复合物。参与两个子代细胞的分离。这些事实表明，Ser10磷酸化H3以组成“中体”的形式参与胞质分裂。这些实验结果还提示着细胞的核分裂与胞质分裂是个连续过程。 对有丝分裂细胞蛋白的Western-blot分析和免疫荧光标记及共聚焦分析证明，除Ser10磷酸化组蛋白H3以外，磷酸化CENP-A和AuroraB蛋白(组蛋白H3和CENP-A的磷酸化激酶)也参与形成这个中体连接复合物。磷酸化CENP-A和AuroraB蛋白在有丝分裂早期和中期主要分布在着丝粒处，后期进入纺锤体中央部位，到有丝分裂末期，定位在中体的两臂连接点上。有证据表明AuroraB激酶在体内负责组蛋白H3的Ser10和Ser28的磷酸化。为了在基因水平了解组蛋白磷酸化的功能，通过对AuroraB基因表达的siRNA干扰实验，影响H3和CENP-A的磷酸化作用，结果导致早期的染色质凝集不全，中期染色体不能在赤道板汇集，细胞核分裂不能完成，细胞多倍体增加，中体结构畸形等情况，显示出核分裂和胞质分裂的异常结果。这些结果表明，组蛋白H3和CENP-A，它们的磷酸化修饰在核分裂和胞质分裂中起到重要的作用，同时这个结果还表明，AuroraB蛋白作为激酶，在胞质分裂中还起到结构蛋白的功能。 研究事实表明，组蛋白H3的细胞内整体性磷酸化，是导致M期细胞染色质凝集的诱发因子，因此H3磷酸化可能导致核小体重构(remodeling)、变构，导致染色质凝集。由于发现Ser10磷酸化H3在中区凝集成梯形区带并最终定位于“中体”。这些Ser10磷酸化H3可能来自于特化结构的核小体，可能是磷酸化导致H3的负电荷增加，因而增加与DNA的斥力，导致H3与DNA解离，为染色质重构和凝集提供了条件。这个推测尚待进一步证实。