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着丝粒与动粒的功能、结构和动态组装

中国科学技术大学学报 2023年第9期53卷 1-8,66页

作者：窦震刘冉臧建业姚雪彪刘行中国科学技术大学无膜细胞器与细胞动力学教育部重点实验室生命科学学院安徽合肥230026 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心安徽省细胞动力学和化学生物学重点实验室安徽合肥230027

确保真核生物物种的遗传信息在亲代与子代之间忠实地传递是细胞有丝分裂的一项基本任务。着丝粒是一个特殊的染色体区域,对于在有丝分裂过程中介导姐妹染色单体的排列和分离至关重要。着丝粒身份确定是由含有着丝粒蛋白A(CENP-A)的核小... 详细信息

确保真核生物物种的遗传信息在亲代与子代之间忠实地传递是细胞有丝分裂的一项基本任务。着丝粒是一个特殊的染色体区域,对于在有丝分裂过程中介导姐妹染色单体的排列和分离至关重要。着丝粒身份确定是由含有着丝粒蛋白A(CENP-A)的核小体这种表观遗传机制决定的。CENP-A核小体为有丝分裂期内层动粒和外层动粒组装的关联提供了基础。本文回顾了着丝粒身份确定、内层动粒功能和组装以及外层动粒功能和组装。特别是,我们关注了组成型着丝粒关联网络(CCAN)结构活性关系的最新进展。CCAN结构信息为我们对着丝粒和动粒功能以及动态组装的理解提供了新的启示。

关键词：有丝分裂着丝粒动粒组成型着丝粒关联网络(CCAN) CDK1

细胞动粒蛋白Hec1启动子的结构及功能分析

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中国生物化学与分子生物学报 2006年第11期22卷 869-875页

作者：李良维刘兢姚雪彪程联胜中国科学技术大学生命科学学院细胞免疫学实验室合肥230027

细胞的分裂是一个严格调控,高度有序的过程.为了将复制后的染色体均匀、准确地传递给两个子细胞,细胞在分裂中后期受到纺锤体检验点的严格监控.Hec1定位于动粒,是纺锤体检验点调控的关键蛋白之一,它通过螺旋-螺旋结构域与其他动粒蛋白... 详细信息

细胞的分裂是一个严格调控,高度有序的过程.为了将复制后的染色体均匀、准确地传递给两个子细胞,细胞在分裂中后期受到纺锤体检验点的严格监控.Hec1定位于动粒,是纺锤体检验点调控的关键蛋白之一,它通过螺旋-螺旋结构域与其他动粒蛋白相互作用调节姐妹染色体的精确分离.为研究Hec1转录水平的调控机理,采用BLAST工具,从GenBank中搜索到了人Hec1基因上游的序列,并利用在线工具http://***/research/db/***提供的转录因子结合位点搜索引擎,对其5′启动子调节区段进行了分析.分析结果表明:在Hec1基因上游-200～-1序列内,存在E2F、ATF4和cAMP应答元件结合蛋白(CREB)等转录因子调控元件.在结构分析的基础上,提取HeLa细胞基因组DNA,用PCR方法克隆了Hec1基因启动子,并构建了多个含启动子不同区段的pGL3荧光素酶报告基因表达质粒.瞬时转染HeLa细胞后的结果表明,-70～-63以及-155～-144之间的启动子区对维持荧光素酶活性最为关键.凝胶迁移实验证明,这两个区段分别能够和转录因子CREB以及ATF4结合.随后,采用野生型的以及含有133位磷酸化位点突变的CREB转染HeLa细胞,通过荧光定量PCR实验发现,Hec1的表达水平分别出现明显上升和下降.该结果表明,Hec1表达的调控是通过CREB的活化来完成的.

关键词： Hecl 动粒启动子活化转录因子4 cAMP应答元件结合蛋白

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Dam1复合体在动粒-微管互作中的作用

基因组学与应用生物学 2015年第4期34卷 896-901页

作者：胡逸超许雨晨鹿宗贵陈保善彭好文广西大学农学院南宁530001 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530001

细胞有丝分裂时动粒和纺锤体之间的相互作用对保证染色体分离的准确性至关重要,错误连接在前中期或中期时需要被修正。染色体要保持正确的连接直到后期纺锤丝将它们拉向两极。在对***和***的研究中,非马达微管蛋白Dam1复合体对保持这样... 详细信息

细胞有丝分裂时动粒和纺锤体之间的相互作用对保证染色体分离的准确性至关重要,错误连接在前中期或中期时需要被修正。染色体要保持正确的连接直到后期纺锤丝将它们拉向两极。在对***和***的研究中,非马达微管蛋白Dam1复合体对保持这样的连接起到了重要作用。本文主要介绍了有关Dam1复合体功能的一些关键性试验并且讨论了在酵母和其它有机体中它对于动粒-微管连接的意义。

关键词： Dam1复合体动粒微管纺锤体

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Ndc80复合体在外层动粒中的作用

动物学杂志 2010年第3期45卷 176-180页

作者：邢雪琨徐存拴新疆大学生命科学与技术学院乌鲁木齐830046 河南师范大学细胞分化调控重点实验室新乡453007 河南师范大学生命科学学院新乡453007

动粒是参与有丝分裂过程中染色体分离的蛋白的附着支架。结构保守的Ndc80复合体位于动粒的外层,连接动粒和微管,与动粒-微管连接的稳定性有关。Aurora B/Ipl1激酶参与纠正动粒-微管的错误连接。Ndc80复合体对纺锤体组装检查点的功能非... 详细信息

动粒是参与有丝分裂过程中染色体分离的蛋白的附着支架。结构保守的Ndc80复合体位于动粒的外层,连接动粒和微管,与动粒-微管连接的稳定性有关。Aurora B/Ipl1激酶参与纠正动粒-微管的错误连接。Ndc80复合体对纺锤体组装检查点的功能非常重要。本文主要介绍了Ndc80复合体的研究进展。

关键词： Ndc80复合体动粒微管染色体纺锤体组装检查点

动粒蛋白CENP-C/H/K复合物的体外重组与互作机制研究

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动粒蛋白CENP-C/H/K复合物的体外重组与互作机制研究

作者：黑墨翰华中科技大学

学位级别：硕士

有丝分裂过程中,染色体的准确分离需要诸多亚细胞结构的协同运作。位于着丝粒两侧的动粒复合物是其重要的参与者之一。动粒蛋白的缺失或异常可导致纺锤体微管与染色体结合异常、染色体向两级移动过程滞后、染色体排列错误和非整倍性等... 详细信息

有丝分裂过程中,染色体的准确分离需要诸多亚细胞结构的协同运作。位于着丝粒两侧的动粒复合物是其重要的参与者之一。动粒蛋白的缺失或异常可导致纺锤体微管与染色体结合异常、染色体向两级移动过程滞后、染色体排列错误和非整倍性等灾难性后果。人源动粒复合物可分为内层动粒和外层动粒。内层动粒与组蛋白H3的变体CENP-A结合,与着丝粒区域DNA相连。内层动粒依据其功能分为五组亚复合物:CENP-C,CENP-H/I/K/M,CENP-L/N,CENP-T/W/S/X和CENP-O/P/Q/U/R。外层动粒可分为KNL1,MIS12,NDC80三组亚复合物,在连接微管和激活纺锤体检查点上发挥重要作用。近年来动粒复合物的研究获得较大进展,但其结构与组装方面仍存在许多未知。本文聚焦于内层动粒重要亚基CENP-C、CENP-H、CENP-K三种蛋白的相互作用分析与结构生物学尝试。通过分子克隆与重组表达系统,我们表达纯化了不同长度的CENP-C和CENP-K蛋白,并重组获得了CENP-H/K二元复合物及CENP-C/H/K三元复合物。通过蛋白质复合物体外重组,我们发现CENP-H与CENP-K通过二者C端可直接互作形成紧密的异源二聚体。Pull-Down结果表明,CENP-C的277-325片段是结合CENP-H/K复合物的关键序列,而CENP-H介导了CENP-H/K异源二聚体与CENP-C的直接相互作用。进一步的Pull-Down结果显示,全长二聚体CENP-H/K或C端二聚体CENP-H/K结合CENP-C的能力类似。这暗示着CENP-C与CENP-H/K复合物的相互作用主要依赖于CENP-H/K复合物的C端。经过相互作用分析与重组优化,我们获得了状态良好的CENP-C截短体和CENP-K蛋白质样品,以及CENP-H/K和CENP-C/H/K复合物样品。我们进行了大量晶体生长条件筛选,目前已获得CENP-C/H/K三元复合物的簇状晶体,进一步的优化工作仍在进行中。本文对动粒蛋白CENP-C、CENP-H和CENP-K的相互作用的分子机制做出了有益探索,为进一步的结构与功能研究奠定了重要基础。

关键词：动粒 CENP-C CENP-H CENP-K 蛋白质互作

着丝粒与动粒的功能、结构和动态组装（英文）

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中国科学技术大学学报 2023年第9期 3-11+69页

作者：窦震刘冉臧建业姚雪彪刘行中国科学技术大学无膜细胞器与细胞动力学教育部重点实验室生命科学学院中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心安徽省细胞动力学和化学生物学重点实验室

确保真核生物物种的遗传信息在亲代与子代之间忠实地传递是细胞有丝分裂的一项基本任务。着丝粒是一个特殊的染色体区域，对于在有丝分裂过程中介导姐妹染色单体的排列和分离至关重要。着丝粒身份确定是由含有着丝粒蛋白A(CENP-A)的核... 详细信息

确保真核生物物种的遗传信息在亲代与子代之间忠实地传递是细胞有丝分裂的一项基本任务。着丝粒是一个特殊的染色体区域，对于在有丝分裂过程中介导姐妹染色单体的排列和分离至关重要。着丝粒身份确定是由含有着丝粒蛋白A(CENP-A)的核小体这种表观遗传机制决定的。CENP-A核小体为有丝分裂期内层动粒和外层动粒组装的关联提供了基础。本文回顾了着丝粒身份确定、内层动粒功能和组装以及外层动粒功能和组装。特别是，我们关注了组成型着丝粒关联网络（CCAN）结构活性关系的最新进展。CCAN结构信息为我们对着丝粒和动粒功能以及动态组装的理解提供了新的启示。

关键词：有丝分裂着丝粒动粒组成型着丝粒关联网络(CCAN) CDK1

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U937细胞染色体动粒变异的研究

重庆医学 2012年第25期41卷 2605-2606,F0002页

作者：柳光芬重庆消防总队医院检验科 400060

目的使用特殊银染方法分析U937细胞染色体动粒变异情况。方法采用动粒-核仁组织区(Cd-NOR)银染法分析15 728条U937白血病细胞(观察组)和13 800条健康人(对照组)分裂中期姐妹染色体动粒,并进行比较。结果与对照组外周血淋巴细胞染色体动... 详细信息

目的使用特殊银染方法分析U937细胞染色体动粒变异情况。方法采用动粒-核仁组织区(Cd-NOR)银染法分析15 728条U937白血病细胞(观察组)和13 800条健康人(对照组)分裂中期姐妹染色体动粒,并进行比较。结果与对照组外周血淋巴细胞染色体动粒比较,观察组染色体动粒缺失(0.80%)、动粒迟滞复制(0.38%)和不对称动粒(0.24%)概率显著升高(P0.05)。结论 U937肿瘤细胞普遍伴随着动粒变异,以此为基础可以建立一种诊断或治疗该肿瘤的新方法。

关键词：染色体肿瘤细胞,培养的动粒

金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ的催化机理研究和动粒蛋白Mis12复合物与相关蛋白的相互作用研究

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金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ的催化机理研究和动粒蛋白Mis12复合物与...

作者：肖恋中国科学技术大学

学位级别：硕士

双链RNA (dsRNA)可由初级转录本互补配对产生,在细胞中广泛存在,并发挥多种生物学效应。而且,dsRNA也是许多病毒的遗传物质。在细菌和真核细胞中,RNase Ⅲ家族(核糖核酸内切酶Ⅲ)的成员选择性地识别和剪切dsRN A,在基因表达和调控,宿主... 详细信息

双链RNA (dsRNA)可由初级转录本互补配对产生,在细胞中广泛存在,并发挥多种生物学效应。而且,dsRNA也是许多病毒的遗传物质。在细菌和真核细胞中,RNase Ⅲ家族(核糖核酸内切酶Ⅲ)的成员选择性地识别和剪切dsRN A,在基因表达和调控,宿主防御和基因组监控等过程中扮演着重要的角色。RNase Ⅲ家族成员对dsRNA的加工是编码RNA和非编码RNA成熟和衰变过程中的关键步骤,甚至在miRNA和siRNA的生成中也起着重要作用。RNase Ⅲ是二价金属离子依赖的磷酸二酯酶。RNase Ⅲ家族成员有一个独特的RNase Ⅲ结构域,以二聚体形式发挥其酶活,结合dsRNA,并剪切每条链上的磷酸二酯键,产生一个特征性的3’端有2个核苷酸突起的产物。为了了解金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ与其他细菌RNase Ⅲ之间的异同,我们解析了金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ的晶体结构,并对其进行了分析。我们发现金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ与其他细菌RNase Ⅲ整体结构相似,两个RNase Ⅲ结构域通过疏水作用形成紧密的二聚体,同时参与金属离子配位的活性中心关键氨基酸残基也是保守的。通过体外酶活实验,我们发现：金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ在二价金属离子条件下催化dsRNA底物的水解;不同二价金属离子对金黄色葡萄球菌RNase Ⅲ催化效率的影响有差异,相对于Mg2+,Mn2+条件下Sa-RNase Ⅲ有更强的催化活性,Ca2+和Ni2+则会抑制其活性。而活性中心关键氨基酸残基的突变会大大减弱Sa-RNase Ⅲ的催化活性。动粒是一个大的蛋白网络,在有丝分裂时期陆续组装到着丝粒染色体上。它连接姐妹染色单体和纺锤体微管,促进姐妹染色单体准确分离到纺锤体的两极。动粒主要由内层的CCAN蛋白网络和外层的KMN蛋白网络组成。KMN蛋白网络主要由Kn11, Mis12复合物及Ndc80复合物组成。Mis12复合物是连接内外层动粒的桥梁,它与CENP-C发生相互作用而被招募至动粒,又通过与Knl1和Ndc80复合物的相互作用,招募其它外层动粒组分,进而促进动粒和微管的连接。尽管关于外层动粒的研究很多,到目前为止,KMN蛋白网络内Mis12复合物与Ndc80复合物相互作用的具体方式和调节机制还不是很清楚。在减数分裂Ⅰ期,姐妹染色单体的动粒结合到来自同一方向纺锤体的微管,称为单极定向。在酿酒酵母中,单极定向主要依赖于四亚基的monopolin复合物。Monopolin复合物在减数分裂Ⅰ期结合到姐妹染色单体的动粒上,并促进单极定向。然而目前monopolin复合物在动粒上的结合位点以及发挥作用的机制还不是很清楚。有研究发现,monopolin复合物亚基Csm1可能通过与MIN D复合物(人源Mis12复合物在酿酒酵母中的同源物)亚基Dsn1相互作用,而将姐妹动粒机械融合,从而促进姐妹染色单体的单极定向。我们尝试通过体外重组表达的方法,来获得纯度较高的人源Mis12复合物亚基Dsn1和Nsll的截短体与人源和裂殖酵母中的Ndc80bonsai蛋白,并尝试通过体外pull-down方法检测人源和裂殖酵母两个物种中Ndc80复合物与Mis12复合物的相互作用。另外,我们表达纯化了酿酒酵母的Csm1口Dsn1蛋白,通过pulldown方法验证了两者间的相互作用。我们还进行了酿酒酵母Csm1与Dsn1多肽复合物的晶体筛选和初步的晶体优化实验。

关键词：金黄色葡萄球菌双链RNA RNaseⅢ 动粒 Mis12 复合物Ndc80复合物单极定向 Monopolin复合物 Csm1 Dsn1

动粒生化分子构成差异可能决定干细胞的姐妹染色单体非随机分配

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医学争鸣 2018年第4期9卷 13-15页

作者：许宏业马福浩汪钰王冠杰张冉张之岩杨博张鑫张丰空军军医大学基础医学院学员二大队二连陕西西安710032 空军军医大学基础医学院学员二大队五连陕西西安710032 空军军医大学基础医学院学员二大队六连陕西西安710032 空军军医大学基础医学院学员二大队四连陕西西安710032 空军军医大学基础医学院病理学教研室陕西西安710032

根据孟德尔遗传定律,细胞有丝分裂时姐妹染色单体被随机(无选择性)分配给子代细胞。但是,近年来越来越多的实验证据表明,在组织干细胞不对称有丝分裂过程中,姐妹染色单体常常被非随机地(选择性)分配给子代细胞,目前还不清楚这种非随机... 详细信息

根据孟德尔遗传定律,细胞有丝分裂时姐妹染色单体被随机(无选择性)分配给子代细胞。但是,近年来越来越多的实验证据表明,在组织干细胞不对称有丝分裂过程中,姐妹染色单体常常被非随机地(选择性)分配给子代细胞,目前还不清楚这种非随机分配的分子机制及其生物学意义。我们通过文献复习,提出动粒生化分子构成差异可能决定姐妹染色单体的非随机分配,而动粒生化分子构成差异可能与DNA半不连续复制引起着丝粒的表观遗传修饰不同有关。

关键词：干细胞不对称有丝分裂姐妹染色单体非随机分配中心粒着丝粒动粒纺锤体微管