两篇文章发现SUN蛋白新功能

　　

生物通报道：SUN1蛋白是哺乳动物中发现的第一个与生殖细胞形成有关的内核膜蛋白，也是首次发现SUN1蛋白在哺乳动物配子形成过程中发挥重要作用。SUN1基因突变小鼠也是哺乳动物中建立的第一例研究染色体端粒动态变化与减数分裂进程的动物模型。

在2007年，研究人员发现SUN1蛋白是将染色体端粒定位在核膜上进而进行配对的“桥梁”，对生殖细胞形成具有相当关键的作用。一旦SUN1基因突变，不再具有“桥梁”作用，其后果就是造成染色体配对和遗传重组受阻。复旦科研人员发现，SUN1基因敲除的突变体小鼠是不育的，主要原因是由于突变体小鼠中，端粒不能定位于核膜上，造成精母细胞和卵母细胞内的同源染色体配对、联会和重组严重受阻。这从遗传学角度解开了不育症形成的一个新原因，对于不育症的诊断提供了新的线索。

现在来自复旦发育生物学研究所的一个研究组发现了SUN1蛋白的新功能：在小鼠的骨骼肌发育过程中的关键作用，以及神经细胞迁移方面的重要作用。

第一篇文章发表于《美国国家科学院院刊》上，研究人员发现了SUN1和SUN2在小鼠的骨骼肌发育过程中的关键作用，两种蛋白主要影响细胞核的定位，主要通过Syne-1的定位影响核膜的定位。

哺乳动物骨骼肌肉纤维中的细胞核如何定位在正确的位置上是一个有趣又重要的细胞生物学问题。在系统骨骼肌肉细胞中，每个细胞周围都围绕着许多细胞核，之前的研究发现带有KASH结构域的Syne-1/Nesprin-1蛋白在突触和非突触肌细胞中的锚定作用。

在这篇文章中，研究人员发现了SUN1和SUN2在小鼠的骨骼肌发育过程中的关键作用，两种蛋白主要影响细胞核的定位，主要通过Syne-1的定位影响核膜的定位。

第二篇文章则发现了SUN蛋白在神经细胞迁移方面的作用。神经细胞迁移的分子水平机制是现代发育神经生物学的一个重要课题。从80年代起，有多个实验室从不同角度对神经细胞迁移进行了分子水平的研究。

研究人员发现了两个SUN结构域蛋白：SUN1和SUN2，以及两个KASH结构域蛋白：Syne-1和Syne-2在这个过程中得重要作用：帮助连接中心粒和细胞核。而且研究人员还发现SUN1和SUN2能帮助聚集Syne-2道细胞核膜上，与膜锚定dynein蛋白形成复合物。

另外研究人员也发现缺失Syne-2蛋白的小鼠会出现严重的认知和记忆方面的缺陷，这说明SUN结构域和KASH结构域蛋白在细胞核移动方面的重要作用。

(生物通：万纹)

原文摘要：

SUN1/2 and Syne/Nesprin-1/2 Complexes Connect Centrosome to the Nucleus during Neurogenesis and Neuronal Migration in Mice

Nuclear movement is critical during neurogenesis and neuronal migration, which are fundamental for mammalian brain development. Although dynein, Lis1, and other cytoplasmic proteins are known for their roles in connecting microtubules to the nucleus during interkinetic nuclear migration (INM) and nucleokinesis, the factors connecting dynein/Lis1 to the nuclear envelope (NE) remain to be determined. We report here that the SUN-domain proteins SUN1 and SUN2 and the KASH-domain proteins Syne-1/Nesprin-1 and Syne-2/Nesprin-2 play critical roles in neurogenesis and neuronal migration in mice. We show that SUN1 and SUN2 redundantly form complexes with Syne-2 to mediate the centrosome-nucleus coupling during both INM and radial neuronal migration in the cerebral cortex. Syne-2 is connected to the centrosome through interactions with both dynein/dynactin and kinesin complexes. Syne-2 mutants also display severe defects in learning and memory. These results fill an important gap in our understanding of the mechanism of nuclear movement during brain development.

SUN1 and SUN2 play critical but partially redundant roles in anchoring nuclei in skeletal muscle cells in mice

How the nuclei in mammalian skeletal muscle fibers properly position themselves relative to the cell body is an interesting and important cell biology question. In the syncytial skeletal muscle cells, more than 100 nuclei are evenly distributed at the periphery of each cell, with 3–8 nuclei anchored beneath the neuromuscular junction (NMJ). Our previous studies revealed that the KASH domain–containing Syne-1/Nesprin-1 protein plays an essential role in anchoring both synaptic and nonsynaptic myonuclei in mice. SUN domain–containing proteins (SUN proteins) have been shown to interact with KASH domain–containing proteins (KASH proteins) at the nuclear envelope (NE), but their roles in nuclear positioning in mice are unknown. Here we show that the synaptic nuclear anchorage is partially perturbed in Sun1, but not in Sun2, knockout mice. Disruption of 3 or all 4 Sun1/2 wild-type alleles revealed a gene dosage effect on synaptic nuclear anchorage. The organization of nonsynaptic nuclei is disrupted in Sun1/2 double-knockout (DKO) mice as well. We further show that the localization of Syne-1 to the NE of muscle cells is disrupted in Sun1/2 DKO mice. These results clearly indicate that SUN1 and SUN2 function critically in skeletal muscle cells for Syne-1 localization at the NE, which is essential for proper myonuclear positioning.

附：

复旦发育生物学研究所由旅美华人学者许田韩珉和庄原共同创立，并得到了教育部、国家自然科学基金和上海市科委的大力支持，也得到美国休斯医学研究院、耶鲁大学、科罗拉多大学和杜克大学的支持和合作。研究所坚持以世界一流学术中心为标准，坚持源头创新，坚持在创新中培养高质量的人才。成立三年半来，全体人员卧薪尝胆，艰苦创业，已把研究所建成发育生物学学科建设和人才培养的基地。论文第一作者丁昇是复旦三年级研究生。 运用PB转座因子研究新方法可以在大范围内快速寻找疾病相关基因，建立多种疾病模型，寻找疾病机理和药物靶点，从而发现、创新治疗手段和药物，也为人类疾病的基因治疗提供了新途径。新方法还可以用于鉴定并研究具有重要生物学功能的基因，并改良经济动物。目前，以PB转座因子技术体系为依托，大规模研究基因功能的小鼠功能基因组计划已经在复旦大学启动。