植物減數(shù)分裂過(guò)程中染色體精準(zhǔn)分離調(diào)控獲揭示

近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授王應(yīng)祥團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，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/細(xì)胞周期體（APC/C）調(diào)控減數(shù)分裂染色體正確分離的分子機(jī)制。該研究豐富了蛋白質(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)。相關(guān)成果發(fā)表于《植物細(xì)胞》（The Plant Cell）。

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。研究團(tuán)隊(duì)供圖

“分裂工程師”APC/C如何調(diào)控減數(shù)分裂染色體正確分離？減數(shù)分裂是動(dòng)植物進(jìn)行有性生殖必需的生命過(guò)程。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APC/C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。

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在調(diào)控減數(shù)分裂染色體排布和分離過(guò)程中扮演了不同角色：CDC20.1在減數(shù)分裂前期保護(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。

該研究揭示了模式植物擬南芥泛素連接酶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。