北大****寻找“曙光女神”差别

　　

生物通报道：来自北京大学生命科学学院，生物膜与膜生物工程国家重点实验室，细胞增殖与分化教育部重点实验室，以及美国加州州立大学的研究人员解决了区分Aurora激酶两种重要亚群的一个难题，为进一步研究蛋白激酶作用，以及蛋白结构与功能分析提供了重要信息。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线版上。

领导这一研究的是北大生科院长江特聘教授张传茂博士，他曾经发现Ran GTPase 控制核膜装配，并以第一作者和负责作者报道在Science 杂志（2000）上，获得Science 编者按积极评价，被国际同行广泛引用，并被国际媒体关注和报道。这位科学家主要从事细胞周期调控机理研究，在这一领域，各国都有众多科学家为之孜孜不倦地上下求索，而最后进入“决赛圈”的却屈指可数，而张教授就是其中之一。

Aurora kinase是一种蛋白激酶，被称为激光激酶，其中Aurora是希腊神话中的曙光女神，因此这种激酶也被称为曙光女神激酶，这种激酶是负责调控细胞有丝分裂的一类重要的丝氨酸/苏氨酸激酶，在细胞有丝分裂以及肿瘤形成过程中扮演着重要的作用，比如在细胞有丝分裂中，这种激酶参与了诸如中心体成熟分离、纺锤体组装和维持、染色体分离以及胞质分裂等多个事件。因此针对这一激酶的研究倍受关注。

这种激酶有A，B和C三个亚群，Aurora kinase-A和Aurora kinase-B的蛋白序列和结构都高度相似，但是亚细胞定位和功能却存在差异，造成这种情况的原因至今并不清楚。

在这篇文章中，研究人员解开了这一重要的迷题：他们发现造成这种情况的原因是一个氨基酸残基的差异。研究人员在HeLa细胞的用Aurora-B中的Asn-142替换了Aurora-A中的Gly-198，结果发现Aurora-A^G198N会定位到Aurora-B的位置，并且也能补偿Aurora-B的功能。另外Aurora-A^G198N也能和Aurora-B伴侣分子：INCENP和Survivin形成复合物，帮助其定位。从而研究人员认为Gly或Asn在Aurora-A和-B上分配决定了这两种亚群蛋白的亚细胞定位和功能。

（生物通：张迪）

附：

张传茂 博士

北京大学 生命科学学院 教授， 博士生导师，教育部长江特聘教授
Chuanmao Zhang, Ph.D.
Professor, Peking University

Phone：[phone]
E-mail：[e-mail]。

荣誉：

2001年获得中国国家自然科学二等奖。

2002年获国家杰出青年基金资助。2003年获国家基金委重点项目资助。

2004年作为学术带头人，通过国家基金委关于“细胞增殖与分化的机理”研究创新团队的论证。

2005年被教育部批准为长江教授。

研究概述：

1 细胞核结构与功能
2 细胞周期调控研究（包括纺锤体装配机理研究，DNA复制起始调控机理研究，核膜装配机理研究等）
3 Ran GTPase 在细胞核物质运输和细胞周期调控中的作用
4 肿瘤细胞生物学(肿瘤细胞增殖调节和增殖控制)

1， 发现Ran GTPase 控制核膜装配。研究成果以第一作者和负责作者发表在Science 杂志（2000）上。获得Science 编者按积极评价，被国际同行广泛引用，并被国际媒体关注和报道。（见Science 杂志2000 年5 月26 日This Week in Science 栏和 Cell 杂志2001 年2 月9 日（104, 321-324）评述）；

2， （与国际上几个实验室同时）发现Ran GTPase 控制纺锤体组装。被同行认为是细胞周期研究领域重要进展之一，并被广泛引用。（见Cell 杂志2001年1 月12 日（ 104, 95-106；104, 83-93）两篇文章引述；

3， 建立了应用相关蛋白质小球和细胞(包括卵细胞)提取物为材料的非细胞体系核膜重建模式。论文发表在Current Biology （ 2001, 2002）和European Journal of Cell Biology （2002）杂志上。（见Current Opinion in Cell Biology Volume 15(3) :338-344,June 2003 评述）；

4， 发现（2002）核膜物质运输相关蛋白importin beta 参与核膜装配。（见2003 年2 月21日CELL （112 :441-451）和 2003 年11 月28 日SCIENCE （302：1513－1514）引述）；

5， 发现Ran 调控核孔复合体装配（European Journal of Cell Biology 81: 623-633 NOV 2002）。(见Nature杂志2003年8月7日(424: 689-694)引述）；

6， 发现RCC1正确定位在染色体上以产生Ran-GTP梯度是人体细胞纺锤体正确装配所需要的（Moore, Zhang, and PR. Clarke，2002. Current Biology. 12, 1442–1447.）（见 NATURE CELL BIOLOGY 5 (3): 242-248 MAR 2003；5 (6): 505-511 JUN 2003；6 (2): 82-86 FEB 2004 和 Current Opinion in Cell Biology 15（3）：338-344 June 2003）引述）；

7， 发现Ran GTPase 通过调控核膜物质运输进而调控DNA 复制（1998 合作第一作者论文）（见2003年4月4 日Cell 杂志（113, 115-125）引述）；

8， 以实验证明（1996）细胞核纤层（Nuclear lamina）对细胞核结构的维持和DNA 复制起重要调控作用。（见1997 年11 月Annual Review of Cell and Developmental Biology（13, 669-695） 和Nature Reviews in Molecular Cell Biology 杂志2002 年11 月（3: 848-858）评述）；

9， 发现Nucleoplasin在非洲爪蟾卵提取物细胞凋亡过程中调控染色质的凝集（Lu, Z, Zhang C* and Zhai. Z*.2005. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (PNAS) 102: 2778–2783）.

原文摘要：

A single amino acid change converts Aurora-A into Aurora-B-like kinase in terms of partner specificity and cellular function

Aurora kinase-A and -B are key regulators of the cell cycle and tumorigenesis. It has remained a mystery why these 2 Aurora kinases, although highly similar in protein sequence and structure, are distinct in subcellular localization and function. Here, we report the striking finding that a single amino acid residue is responsible for these differences. We replaced the Gly-198 of Aurora-A with the equivalent residue Asn-142 of Aurora-B and found that in HeLa cells, Aurora-AG198N was recruited to the inner centromere in metaphase and the midzone in anaphase, reminiscent of the Aurora-B localization. Moreover, Aurora-AG198N compensated for the loss of Aurora-B in chromosome misalignment and cell premature exit from mitosis. Furthermore, Aurora-AG198N formed a complex with the Aurora-B partners, INCENP and Survivin, and its localization depended on this interaction. Aurora-AG198N phosphorylated the Aurora-B substrates INCENP and Survivin in vitro. Therefore, we propose that the presence of Gly or Asn at a single site assigns Aurora-A and -B to their respective partners and thus to their distinctive subcellular localizations and functions.