JCB：重要核膜蛋白的作用机制

Stowers医学研究所的研究人员在活细胞中进行观察，向人们展示了重要核膜蛋白的作用机制。Sue Jaspersen博士领导的研究团队发现，Ndc1与Mps3蛋白的相互作用，掌管着Ndc1在核膜上的分配。文章于二月十日发表在Journal of Cell Biology杂志上。

　　

生物通报道：Stowers医学研究所的研究人员在活细胞中进行观察，向人们展示了重要核膜蛋白的作用机制。

Ndc1蛋白非常保守，出现在从酵母到人类的各种生物中。在细胞核膜上，嵌有这种蛋白的地方会形成孔。对于酵母来说，这样的孔会形成两个必要的细胞结构：核孔复合体和纺锤体极体。纺锤体极体负责锚定细胞骨架的纤维，在细胞分裂时将染色体拉到两边。为了确保遗传物质正确分配，每当细胞准备分裂时，就必须建立新的核孔复合体和纺锤体极体。

Sue Jaspersen博士领导的研究团队发现，Ndc1与Mps3蛋白的相互作用，掌管着Ndc1在核膜上的分配。文章于二月十日发表在Journal of Cell Biology杂志上。“蛋白插入位点过多或者过少，都会导致灾难性的结果，”Jaspersen说。

Ndc1蛋白对于细胞的生存至关重要，但由于细胞对于Ndc1的改变过于敏感，此前人们对这一蛋白的作用机制并不太了解。研究蛋白功能的传统遗传学策略，例如去除、改变或者增加Ndc1，都会令细胞死亡。正因如此，解析Ndc1的功能特别困难。

研究团队向酵母的ndc1基因引入突变，不出所料，影响Ndc1与核孔复合体或纺锤体极体结合的突变都是致死性的。令他们感到惊讶的是，当Ndc1蛋白发生某种特定突变时，虽然仍能像正常蛋白一样结合核孔复合体和纺锤体极体的元件，但酵母细胞仍然会死亡。人们曾经以为如果Ndc1能够与上述元件结合就不会出问题，可事实却并非如此，说明在这一过程中还存在其它关键因子。

研究人员进行了以膜为基础的酵母双杂交实验，通过检测核膜上发生的蛋白互作，他们发现Ndc1能够与Mps3蛋白结合。此前曾有研究显示，酵母细胞分裂前的纺锤体极体复制需要Mps3。

随后，研究团队使用复杂的成像技术（fluorescence cross-correlation microscopy），在活细胞中直接观察了Mps3与Ndc1的相互作用。他们分别给Ndc1和Mps3附上红色和绿色的荧光标签，然后观察这些蛋白在细胞中的移动。这一策略不仅证实了Mps3和Ndc1的相互作用，还允许研究团队追踪了互作发生的位点。

研究显示，Mps3和Ndc1一起到达核膜，但它们的互作并不在核孔复合体或者纺锤体极体附近。研究人员推测，Mps3的作用可能是帮助Ndc1到达目的地，对核孔复合体和纺锤体极体的分布进行控制。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

The SUN protein Mps3 controls Ndc1 distribution and function on the nuclear membrane

In closed mitotic systems such as Saccharomyces cerevisiae, nuclear pore complexes (NPCs) and the spindle pole body (SPB) must assemble into an intact nuclear envelope (NE). Ndc1 is a highly conserved integral membrane protein involved in insertion of both complexes. In this study, we show that Ndc1 interacts with the SUN domain–containing protein Mps3 on the NE in live yeast cells using fluorescence cross-correlation spectroscopy. Genetic and molecular analysis of a series of new ndc1 alleles allowed us to understand the role of Ndc1–Mps3 binding at the NE. We show that the ndc1-L562S allele is unable to associate specifically with Mps3 and find that this mutant is lethal due to a defect in SPB duplication. Unlike other ndc1 alleles, the growth and Mps3 binding defect of ndc1-L562S is fully suppressed by deletion of POM152, which encodes a NPC component. Based on our data we propose that the Ndc1–Mps3 interaction is important for controlling the distribution of Ndc1 between the NPC and SPB.