着丝粒结构的新见解

　　

细胞内的遗传物质被组织成称为染色体的结构。当细胞分裂和生长时，着丝粒通过与纺锤体微管的相互作用，对染色体的正确分裂至关重要。

大阪大学领导的研究人员利用低温电子显微镜分析，揭示了细胞分裂过程中着丝粒在原子水平上的结构变化。

CENP-A核小体与KNL2复合物的低温EM结构。Cryo-EM快速冻结样本以保存和稳定它们，然后利用与电子的碰撞对它们进行成像，以揭示它们的结构。在着丝粒区形成一种名为“着丝粒（kinetochore）”的蛋白质复合物，这对细胞正确分裂至关重要。研究人员利用低温电镜分析在原子水平上阐明了着丝点的结构变化。KNL2在间期与CENP-A核小体结合，并通过HJURP和Mis18复合物促进新的CENP-A沉积到着丝粒中。

当DNA被压缩成染色体时，它盘绕在一个由组蛋白组成的核心上，形成一种被称为核小体的结构。着丝粒区域的核小体含有一种叫做CENP-A的变异组蛋白，它指定着丝粒的位置。然而，CENP-A沉积在着丝粒上以正确定义其位置的机制迄今尚不清楚。  

研究小组表明，在有丝分裂(细胞分裂的过程)期间，一种名为CENP-C的蛋白质与CENP-A结合，并作为其他着丝粒蛋白质的支架。然而，在间期(细胞不分裂的时间)，一种叫做KNL2的不同蛋白质反而与着丝粒结合。“KNL2含有一个类似CENP-C的基序，是Mis18复合体的一个组成部分，是新的CENP-A沉积的许可因素，”该研究的主要作者Honghui Jiang和Mariko Ariyoshi解释说。

在有丝分裂过程中，CENP-C从CENP-A-KNL2复合体中排除KNL2。

研究小组进一步揭示，KNL2和着丝粒之间的这种相互作用是CENP-A在间期新沉积所必需的，这反过来又有助于维持着丝粒的正确位置。资深作者Tatsuo Fukagawa解释说:“我们还表明，CENP-C在有丝分裂过程中被磷酸化，磷酸化的CENP-C将KNL2排除在KNL2 -CENP-A复合体之外。”这表明KNL2通过间期与CENP-A结合，维持着丝粒的位置，直到细胞有丝分裂时磷酸分子与CENP-C结合。然后，CENP-C优先与CENP-A结合，允许形成细胞分裂的着丝粒。

这些对着心区结构的新见解将证明在推进细胞分裂和生长的知识方面是无价的。参与细胞分裂的蛋白质和着丝粒是抗癌药物的靶点;因此，这项工作也将有助于设计治疗癌症等疾病的新药物。

参考文献:

The cryo-EM structure of the CENP-A nucleosome in complex with ggKNL2