近日，《分子細胞生物學報》（J Mol Cell Biol. (2017， Sep 14)）在線發(fā)表了由中國科學院上海藥物研究所李佳課題組與武漢大學郭林課題組合作的有關(guān)AMPK調(diào)控細胞分裂的研究成果。
AMP依賴的蛋白激酶（AMPK）是一個進化上高度保守的能量感受器，由α催化亞基、β亞基和γ調(diào)節(jié)亞基組成異源三聚體。基于其在維持細胞生長和能量平衡中不可替代的角色，AMPK對機體代謝調(diào)節(jié)尤其是糖脂代謝已得到廣泛的研究，而以AMPK為靶點的小分子化合物也成為治療代謝性疾病如糖尿病和肥胖的研究熱點。然而在近十年的研究中，AMPK的調(diào)控領(lǐng)域已出現(xiàn)了多個非傳統(tǒng)代謝性領(lǐng)域如細胞遷移，極性維持以及細胞分裂。
為了深入理解AMPK的生理調(diào)控功能，上海藥物所李佳課題組和武漢大學郭林課題組合作，通過基于質(zhì)譜的定量磷酸化蛋白質(zhì)組學以及生物信息學分析，鑒定出22個潛在的AMPK新型磷酸化底物，而其中8個底物均與細胞骨架維持和細胞分裂功能相關(guān)。進一步對AMPK在細胞分裂中的生理功能進行系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)AMPK的確功能性參與調(diào)控細胞有絲分裂并且對細胞維持正常的紡錘體中間區(qū)的長度是必需的：AMPK敲低引起細胞有絲分裂指數(shù)增加、引有絲分裂的早期阻滯以及胞質(zhì)分裂的延長、導致有絲分裂后期紡錘體中間區(qū)變短。
研究人員進一步系統(tǒng)考察了AMPK三亞基在有絲分裂不同時期的定位，揭示了進入分裂期后EGFP-AMPK α2可以依次結(jié)合于前期與中期的中心粒、中期的紡錘體、后期的中間區(qū)紡錘體以及胞質(zhì)分裂期的中間體。結(jié)合質(zhì)譜鑒定結(jié)果、放射自顯影、蛋白相互作用等實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)參與細胞分裂的重要馬達蛋白KIF4A是AMPK的直接磷酸化底物，AMPK在體外及體內(nèi)均可直接磷酸化KIF4A第801位絲氨酸，上調(diào)KIF4A的ATPase酶活性。
有意思的是，AMPK與細胞分裂重要調(diào)控激酶Aurora B以相互排它的方式分別磷酸化KIF4A Thr799位和Ser801位，并因其ATPase活性不同強度的增強能力而實現(xiàn)對KIF4A的精細調(diào)控。在細胞分裂期，AMPK與Aurora B也通過競爭性磷酸化KIF4A實現(xiàn)細胞有絲分裂后期紡錘體中間區(qū)大小的調(diào)控。由于可感應(yīng)葡萄糖應(yīng)激的AMPK活性變化直接影響其與Aurora B的競爭能力，繼而精細調(diào)控馬達蛋白KIF4a的活性及紡錘體中間區(qū)長度，因此研究人員將細胞能量應(yīng)激與有絲分裂后期紡錘體中間區(qū)大小的調(diào)控到一起。
該研究工作是在研究員李佳、臧奕和郭林的指導下，由雙方機構(gòu)的聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生李倩茹完成。研究工作得到國家自然科學基金、上海藥物所新藥研究國家重點實驗室、中科院藥物創(chuàng)新研究院及上海市科委等的資助。(生物谷Bioon.com）侵刪
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