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着丝粒(centromere)是染色体上一段特殊的区域,对有丝分裂期间染色体的正确分离非常重要。许多蛋白靶向着丝粒区域,相互协作形成了动态的着丝粒信号网络,在调节染色体粘连(cohesion),动粒-微管连接(kinetochore-microtubule attachment)以及纺锤体装配检查点(Spindle assembly checkpoint,SAC)发挥了重要功能。因此,我们需要仔细研究着丝粒蛋白的功能以及相关的机理。我们发现,Haspin是着丝粒信号网络的重要成员之一,我们的研究揭示了Haspin保护着丝粒区域染色体粘连的具体机理以及Haspin如何与Bub1协作来调节着丝粒区域Aurora B的功能。姐妹染色单体粘连由多个组分构成的黏连蛋白复合体(cohesin complex)介导,需要被准确调控来防止染色体的错误分离。在有丝分裂前期和前中期,大部分染色体臂上的黏连蛋白被其“破坏者”Wapl去除,而着丝粒区域的黏连蛋白却一直保持到后期开始来维持染色体的双向定位(Bi-orientation)。着丝粒区域的蛋白如何防止Wapl的破坏,其具体机理仍没有完全搞清楚。我们的研究发现,有丝分裂激酶Haspin能通过氨基端(N-terminus)非常保守的YGA/R基序与黏连蛋白的调节组分Pds5B结合,这种结合类似于Wapl通过YSR基序与Pds5B结合。敲除Haspin或者破坏Haspin-Pds5B相互作用会削弱着丝粒区域染色体粘连,而这些缺陷可以通过去除Wapl来修复。这些数据说明Haspin与Pds5B的结合对姐妹染色单体粘连维持是重要的,可能是通过拮抗Wapl介导的黏连蛋白去除来实现的。更进一步,我们发现Haspin碳端(C-terminus)的激酶域(kinase domain)结合并且磷酸化Wapl的YSR基序。在细胞中表达与Wapl结合有缺陷的Haspin突变体或者对细胞用Haspin抑制剂处理会导致着丝粒区域黏连缺陷。Wapl的模拟磷酸化突变体不能结合Pds5B,也不能有效地去除黏连蛋白。而且强制将Haspin的激酶域定位到着丝粒会部分取代Haspin通过结合Pds5B来保护染色体粘连。总的来说,我们的结果说明,在有丝分裂期间Haspin能够通过其激酶活性来拮抗Wapl并且保护染色体粘连。另外,Haspin磷酸化组蛋白H3的第三位苏氨酸(H3pT3)将染色体乘客复合体(Chromosomal Passenger Complex,CPC)定位到着丝粒区域。作为CPC的催化组分,Aurora B激酶在调节染色体的双向定位发挥了重要的功能。然而,Aurora B在着丝粒区域的定位是否对染色体的准确分离是重要的,仍然非常不清楚。我们的研究展示了两个组蛋白修饰H3pT3和H2ApT120(组蛋白H2A第120位苏氨酸磷酸化)可以分别独立招募Aurora B。破坏H3pT3定位Aurora B到内着丝粒(inner centromere)会阻碍有丝分裂中期H2ApT120的下降,导致Aurora B通过H2ApT120聚集到靠近动粒的着丝粒区域。而这会导致SAC信号的沉默延迟,但是染色体分离的准确性却仅仅受到微弱的影响。进一步去除H2ApT120介导的Aurora B的定位会使SAC信号在正常的时间沉默,但是会增加染色体的错误分离。这表明通过H2ApT120定位的Aurora B能补偿H3pT3依赖的Aurora B在纠正错误的动粒微管连接的功能,确保染色体分离没有错误。我们的研究为Aurora B通过空间分布来调节对动粒底物的磷酸这种张力感知模型提供了重要的观点。总之,我们的研究解析了Haspin在着丝粒信号网络中的功能及其相关机理,也为研究不同因子如何在复杂的着丝粒信号网络中协作来特异地调节染色体的准确分离提供了新的视野。