与癌症有关的DNA复制蛋白

　　

生物通报道：来自北卡罗来纳大学教堂山分校，杜克大学等处的研究人员发表了题为“Recruitment of the human Cdt1 replication licensing protein by the loop domain of Hec1 is required for stable kinetochore–microtubule attachment”的文章，发现一种DNA复制必需蛋白：Cdt1在细胞周期有丝分裂过程中扮演了重要角色，这有助于解释为什么如此多种类的癌症不仅会发生染色体不稳定，而且也出现比正常46条染色体多或者少的情况。相关成果公布在Nature Cell Biology杂志上。

文章的通讯作者是北卡罗来纳大学教堂山分校医学院生化及生物物理，药理学副教授Jeanette Gowen Cook，以及E. D. Salmon，其中Cook副教授表示，“这项发现令人惊讶，因为之前我们认为我们已经对了解了这一蛋白功能——在复制准备阶段，结合蛋白到DNA上”，“然而没有料到，这一蛋白还有一个隐蔽的工作，参与到了细胞周期中。”

细胞周期是细胞中必不可少的组成部分，包括细胞生长，复制，分裂成两个子细胞这一过程。具体来说细胞周期是由四个不同阶段组成：G1期（Gap 1），S期（DNA合成），M期（有丝分裂），以及G2期（Gap 2）。Cook研究组聚焦于G1期，他们发现在这一期间，Cdt1蛋白能将蛋白放置在准备复制的遗传物质上。

Cdt1蛋白是DNA复制起始调控中的重要蛋白，当复制起始点识别复合体（Orc蛋白）与复制起点结合后，将会募集Cdc6与Cdt1，结合ATP的Cdc6将改变Orc构型并与Cdt1一同促进Mcm在DNA复制起始位点上结合以形成前DNA复制复合体。

在这项研究中，Cook等人通过分子筛选，识别出了Cdt1蛋白在细胞内的可能相互作用蛋白，她本来只是希望能发现更多调控复制的因子，但是结果惊讶的发现了一个参与了有丝分裂的蛋白。

这个蛋白就是Hec1（癌症高表达蛋白，highly expressed in cancer），Hec1蛋白有助于确保复制染色体能平均的分配到有丝分裂，或者细胞分裂的两个子细胞中，Cook假设要不是Hec1蛋白具有之前未知的DNA复制功能，要不就是Cdt1蛋白具有另外的作用。

于是Cook与Hec1研究专家Salmon教授合作，探讨这两种可能性。之后他们在Cdt1蛋白参与复制的同时，干扰这一蛋白的功能，看到底它会给有丝分裂带来什么样的影响。利用高强度显微技术（能记录活细胞情况），研究人员发现Cdt1功能被抑制的细胞中，并没有正常的有丝分裂。

研究人员一旦了解到Cdt1蛋白参与了有丝分裂，他们就希望能进一步掌握其功能，因此通过进一步结合遗传学，显微技术，和计算机方法，研究人员证明抑制了Cdt1的作用，Hec1蛋白就无法调控细胞内构象，而这对于将染色体与一种结构联系在一起是必需的，这一结构能将染色体分配到子细胞中。

Cook表示，Cdt1数量异常的细胞，比如癌细胞，会出现复制和有丝分裂双重问题，目前一个临床试验就在尝试提高癌细胞中Cdt1的含量。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Recruitment of the human Cdt1 replication licensing protein by the loop domain of Hec1 is required for stable kinetochore–microtubule attachment

Cdt1, a protein critical for replication origin licensing in G1 phase, is degraded during S phase but re-accumulates in G2 phase. We now demonstrate that human Cdt1 has a separable essential mitotic function. Cdt1 localizes to kinetochores during mitosis through interaction with the Hec1 component of the Ndc80 complex. G2-specific depletion of Cdt1 arrests cells in late prometaphase owing to abnormally unstable kinetochore–microtubule (kMT) attachments and Mad1-dependent spindle-assembly-checkpoint activity. Cdt1 binds a unique loop extending from the rod domain of Hec1 that we show is also required for kMT attachment. Mutation of the loop domain prevents Cdt1 kinetochore localization and arrests cells in prometaphase. Super-resolution fluorescence microscopy indicates that Cdt1 binding to the Hec1 loop domain promotes a microtubule-dependent conformational change in the Ndc80 complex in vivo. These results support the conclusion that Cdt1 binding to Hec1 is essential for an extended Ndc80 configuration and stable kMT attachment.