除非你從事的是與細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)的研究，否則你有可能從來沒有聽說過Ndc80。然而細(xì)胞生物學(xué)研究人員都知道Ndc80是一個(gè)在細(xì)胞分裂過程中非常重要的蛋白復(fù)合物，它在細(xì)胞分裂染色體分離以及子細(xì)胞染色體平均分配中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。近日由勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員組成的科研小組利用冷電子顯微鏡及三維成像重建技術(shù)獲得了人類Ndc80蛋白的亞納米分辨率模型，揭示了Ndc80的作用機(jī)制。論文發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上。

    研究的負(fù)責(zé)人生物學(xué)家Eva Nogales說：“我們發(fā)現(xiàn)Ndc80在微管的表面自身寡聚化，利用微管去組裝的能量將染色體向紡錘體兩極牽拉。而Ndc80的寡聚化僅發(fā)生在與動(dòng)粒正確連接的微管上?！?

    細(xì)胞骨架是指真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在維持細(xì)胞形態(tài)、承受外力、保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序性方面起著重要的作用。而微管則是細(xì)胞骨架的架構(gòu)主干。在有絲分裂過程中，染色體著絲點(diǎn)微管在著絲點(diǎn)處去組裝縮短，在分子馬達(dá)作用下牽拉染色體向兩極移動(dòng)。當(dāng)染色遷移完成后，紡錘體微管解聚重新在新的子細(xì)胞中組成細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

    細(xì)胞分裂過程中染色體分配發(fā)生錯(cuò)誤可導(dǎo)致出生缺陷、癌癥以及其他疾病。為了確保每個(gè)子細(xì)胞都僅獲得一個(gè)拷貝的染色體，紡錘體微管通過動(dòng)粒與染色體著絲粒連接參與細(xì)胞分裂的染色體分離與分配過程。Ndc80是動(dòng)粒網(wǎng)絡(luò)的重要組成元件，為微管-著絲粒連接提供“著陸平臺(tái)”。 雖然科學(xué)家們針對(duì)Ndc80開展了大量的研究，廣泛鑒定了Ndc80的遺傳學(xué)及生物化學(xué)特征，然而對(duì)于Ndc80的作用機(jī)制仍然所知甚少。

    “這是有史以來第一次獲得Ndc80的亞納米模型，通過這個(gè)模型我們證實(shí)‘Ndc80復(fù)合體’通過可自身寡聚形成線性排列，后者在微管上形成一種套管樣的覆蓋物，這種排列使染色體穿過微管的內(nèi)在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。此外我們還證實(shí)‘Ndc80復(fù)合物’的寡聚化受到Aurora B 磷酸化作用的調(diào)控，”Nogales說。

    當(dāng)微管-著絲粒連接發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)分配異常，例如將兩個(gè)姐妹染色體單體分配至同一個(gè)子細(xì)胞。研究曾證實(shí)Aurora B激酶具有重要的糾正微管-動(dòng)粒的錯(cuò)誤連接的功能。在新研究中Nogales和她的同事們研究了Ndc80復(fù)合體與微管的相互作用，證實(shí)Aurora B激酶對(duì)Ndc80-微管穩(wěn)定連接起重要的調(diào)控作用。

    “我們的研究證實(shí)Aurora B激酶通過磷酸化著絲粒上的Ndc80蛋白，調(diào)控Ndc80寡聚化作用來糾正錯(cuò)誤的微管-動(dòng)粒連接的，”Nogales說。