Ndc80调控着丝粒-微管连接

 除非你从事的是与细胞生物学相关的研究，否则你有可能从来没有听说过Ndc80。然而细胞生物学研究人员都知道Ndc80是一个在细胞分裂过程中非常重要的蛋白复合物，它在细胞分裂染色体分离以及子细胞染色体平均分配中发挥关键性的作用。近日由劳伦斯伯克利国家实验室和美国加州大学伯克利分校的研究人员组成的科研小组利用冷电子显微镜及三维成像重建技术获得了人类Ndc80蛋白的亚纳米分辨率模型，揭示了Ndc80的作用机制。论文发表在《自然》(Nature)杂志上。

    研究的负责人生物学家Eva Nogales说：“我们发现Ndc80在微管的表面自身寡聚化，利用微管去组装的能量将染色体向纺锤体两极牵拉。而Ndc80的寡聚化仅发生在与动粒正确连接的微管上。”

    细胞骨架是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构，在维持细胞形态、承受外力、保持细胞内部结构有序性方面起着重要的作用。而微管则是细胞骨架的架构主干。在有丝分裂过程中，染色体着丝点微管在着丝点处去组装缩短，在分子马达作用下牵拉染色体向两极移动。当染色迁移完成后，纺锤体微管解聚重新在新的子细胞中组成细胞骨架网络结构。

    细胞分裂过程中染色体分配发生错误可导致出生缺陷、癌症以及其他疾病。为了确保每个子细胞都仅获得一个拷贝的染色体，纺锤体微管通过动粒与染色体着丝粒连接参与细胞分裂的染色体分离与分配过程。Ndc80是动粒网络的重要组成元件，为微管-着丝粒连接提供“着陆平台”。 虽然科学家们针对Ndc80开展了大量的研究，广泛鉴定了Ndc80的遗传学及生物化学特征，然而对于Ndc80的作用机制仍然所知甚少。

    “这是有史以来第一次获得Ndc80的亚纳米模型，通过这个模型我们证实‘Ndc80复合体’通过可自身寡聚形成线性排列，后者在微管上形成一种套管样的覆盖物，这种排列使染色体穿过微管的内在动态系统。此外我们还证实‘Ndc80复合物’的寡聚化受到Aurora B 磷酸化作用的调控，”Nogales说。

    当微管-着丝粒连接发生错误时会导致遗传物质分配异常，例如将两个姐妹染色体单体分配至同一个子细胞。研究曾证实Aurora B激酶具有重要的纠正微管-动粒的错误连接的功能。在新研究中Nogales和她的同事们研究了Ndc80复合体与微管的相互作用，证实Aurora B激酶对Ndc80-微管稳定连接起重要的调控作用。

    “我们的研究证实Aurora B激酶通过磷酸化着丝粒上的Ndc80蛋白，调控Ndc80寡聚化作用来纠正错误的微管-动粒连接的，”Nogales说。