从纺锤体微管的形成到染色体分离的研究进展

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1、【关键词】纺锤体　　纺锤体是细胞有丝分裂过程中形成的重要细胞器，在细胞分裂后期染色体的分离过程中具有重要作用。构成纺锤体的主要物质是α/β-微管蛋白所组成的微管。纺锤体微管可分为:（1）起始于两极的发散到细胞质的星体微管，（2）起始于两极与染色体着丝粒连接的微管（着丝粒微管），（3）起始于两极呈反向平行排列或与染色体臂相互作用的微管［1］。目前关于脊椎动物纺锤体形成机制的大量研究表明:纺锤体形成是以中心体为中心，纺锤体的形成源自星体微管和染色体的相互作用。最近由于微管动态不平衡性的发现建立了“搜寻和捕获（searchandcapture）”模型，得知微

2、管成核于中心体，靠着丝粒来稳定，从而形成两极纺锤体。纺锤体形成后其结构并非是一成不变的，而是随着细胞分裂的推进通过在纺锤体微管的末端发生微管蛋白异二聚体的聚合或解聚而保持高度的不稳定性。微管通过在其末端添加或缺失α/β-微管蛋白二聚体而发生聚合或解聚，并且聚合和解聚相互依存，这就是微管的动态不平衡性。纺锤体微管的动态不平衡性的保持主要受两类调节因子的调控。一类是具有稳定和延长纺锤体微管的因子，称为稳定因子（stabilizer）;另一类是具有降解和破坏纺锤体微管的因子，成为非稳定因子（destabilizer）。染色体分离是以微管动态不平衡性为基础的。

3、通过纺锤体微管的形成、黏附和解聚作用，染色体逐步向细胞的两极运动而达到分离的目的。本文旨在对国内外学者从事细胞有丝分裂从纺锤体的形成到姊妹染色单体分离过程中一些影响因子的研究进展加以综述。　　1纺锤体微管的形成及其动态不平衡性　　1.1纺锤体的形成研究表明，在脊椎动物中的纺锤体微管成核于位于中心体周围物质（PCM）上的γ-微管蛋白环形复合体（γ-TuRC）［2］，即以中心体为中心，以“搜寻和捕获”模型形成纺锤体微管。因此，那些能调节中心体复制及具有使微管解聚或聚合的因子都可能调节纺锤体微管的形成。DdCP224和XCS-1是两种可以影响中心体复制的因子

4、。DdCP224是Dictyosteliumdiscoideum中的只定位在中心体上而在细胞质中缺失的一种微管相关蛋白（MAP），同人类TOGp有较高的同源性。实验DdCP224-GFP表明Dd-CP224与中心体的复制相关［3］。XCS-1蛋白是蟾蜍类有丝分裂调节因子，与人类的分裂信号蛋白（CS-1）有很高的同源性。XCS-1蛋白在组织定位上有其特异性，在细胞分裂期位于纺锤体上，在细胞间期位于中心体上。研究表明，过量表达的XCS-1蛋白可以涉及有丝分裂异常、中心体数目增加、多极纺锤体和染色体分配异常等方面［4］。　　1.2微管的动态不平衡性纺锤体微管

5、动态不平衡性的维持受多种因子的调节。Katanin是其中一种可以影响微管动态不平衡性的蛋白，属微管剪切蛋白家族成员。在蟾蜍和Hela细胞中的研究发现，Katanin是位于中心体上由p60和p80两个亚基组成的二聚体。其中p60亚基具有酶切活性，属微管剪切酶ATP酶的一种，可以在纺锤体的负端剪切微管使其解聚而破坏微管的动态平衡性。p80亚基虽然没有酶切功能但可使katanin的定位于中心体上［5］。把p60和p80同时转染到Hela细胞中，可增加微管降解活性和选择性地结合纺锤体两极［6］。研究还发现在蟾蜍类动物中，katanin在细胞间期没有活性，只有在

6、分裂期才有活性。这说明katanin的活性还受其他因子的调节。Plx1这种极样激酶，在体内可以与katanin共存于纺锤体极上，体外实验表明它可以增加katanin的微管剪切活性［15］。　　2纺锤体两极的确定和向染色体方向延伸　　2.1纺锤体两极的确定纺锤体两极的确定是细胞分裂的前提。由于组成微管的物质α/β-微管蛋白异二聚体具有正负两极，其中α端为负端，β端为正端。微管都是由α/β-微管蛋白异二聚体首尾相接而成，这就组成了微管的两端。其负端位于中心体周围物质中的γ-TuRC中，正端与染色体相连或在赤道板区域呈反向平行相连或游离在细胞质中。在细胞间期

7、，组成细胞骨架的微管随机位于细胞质中。当细胞进入分裂期，复制后的两个中心体分别向细胞的两端运动，并使细胞拉长，同时微管成束并有序排列，这就确立了纺锤体的两极。中心体的反向运动受动力微管、皮层动力蛋白和位于极间微管束（ipMT）的多极微管滑行动力的相互作用所产生的向内、向外两种驱动力的作用［12］。有研究表明，在细胞分裂早期，KSP和BimC亚家族可介导中心体的分离和纺锤体两极的形成［12］。KSP属于激蛋白家族，在胸腺、扁桃体、睾丸、食管上皮和骨髓等人类增生性组织细胞中大量存在，而在神经细胞等组织细胞中没有。在抑制KSP功能时，可形成单极纺锤体。KSP

8、的这种组织特异性以及RNAi抑制KSP功能时的表现表明，KSP在细胞分裂过程纺锤体两极的形成中