组蛋白去甲基化酶KDM4A维持中心体稳态与基因组稳定的新机制研究

这篇突破性研究揭示了组蛋白去甲基化酶KDM4A作为中心体（centrosome）相关蛋白的全新功能。通过单分子超分辨率成像（SMLM）和生化实验，研究者首次发现KDM4A通过其去甲基化酶活性维持中心体完整性，防止中心体扩增（centrosome amplification）和染色体分离错误。KDM4A缺失会导致伪双极纺锤体（pseudo-bipolar spindle）形成、染色质桥（chromatin bridges）和微核（micronuclei）等基因组不稳定标志，为癌症发生中中心体异常提供了新的分子机制解释。

　　

KDM4A是中心体相关蛋白

研究团队通过亚细胞分离和免疫荧光技术，在人源（HEK293T、HKC）和小鼠（MEFs）细胞中首次证实KDM4A同时定位于细胞核和细胞质。值得注意的是，KDM4A在间期细胞中心体和有丝分裂纺锤体极处呈现显著聚集，与γ-微管蛋白和中心粒标记物GFP-centrin共定位。免疫共沉淀实验进一步揭示KDM4A能与中心体特异性蛋白centrobin、CP110直接相互作用，这种相互作用在细胞周期各阶段持续存在。

单分子定位显微镜验证KDM4A在MTOCs的定位

采用Exchange-PAINT技术实现的3D超分辨率成像显示，KDM4A以直径749±79 nm的球形分布包裹中心体结构，显著大于中心粒标记物centrobin环的直径（254±9 nm）。这种分布模式表明KDM4A可能作为中心粒周围基质（PCM）的组成成分，而非特异性定位于母体或子代中心粒。

KDM4A维持中心体数量的关键作用

通过CRISPR-Cas9构建的Kdm4a敲除MEFs表现出中心体扩增现象，>2个γ-微管蛋白灶点的细胞比例显著增加。电子显微镜观察到未配对中心粒和异常取向结构，但细胞周期分布和倍性分析排除了内复制（endoreduplication）的可能性。Cep135和pericentrin染色证实这些异常结构是具备功能的中心体，而非PCM碎片。

KDM4A缺失导致伪双极纺锤体形成

同步化细胞实验显示，Kdm4a缺失使正常双极纺锤体比例从50%降至20%，伪双极纺锤体增加2倍。这种异常源于中心粒分离障碍——centrin-2标记揭示纺锤体极存在>2个中心粒灶点，且空间非配对现象显著增加。急性KDM4A抑制（JIB-04处理1小时）即可诱发类似表型，证实其功能不依赖于基因表达调控。

KDM4A通过酶活依赖性机制维持基因组稳定

Kdm4a敲除细胞表现出30倍的染色质桥增加和微核形成倍增。RNA-seq分析发现382个差异表达基因（DEGs），但富集通路与有丝分裂无关。酶活性突变体（H188A）回补实验证实，只有野生型KDM4A能挽救微核表型，说明其去甲基化活性（而非支架功能）对基因组稳定至关重要。

讨论与展望

该研究颠覆了传统认知，揭示表观调控因子KDM4A通过非染色质机制调控中心体功能。其酶活性可能作用于尚未发现的中心体甲基化底物，这种作用在进化上可能比基因调控更为古老。未来研究需阐明：1）KDM4A在中心体解离/分离中的精确作用时机；2）其与Separase/Plk1等中心体调控因子的互作网络；3）在癌症发生中的临床相关性。这些发现为理解中心体异常相关疾病提供了新的治疗靶点。