清华青年学者Cell子刊发表胞质分裂研究新成果

　　

生物通报道  来自清华大学、俄亥俄州立大学的研究人员在新研究中，揭示出了支架蛋白Anillin和Mid1介导收缩环（Contractile Ring）锚定在细胞赤道板的机制。研究结果在线发表在5月7日的《发育细胞》（Developmental cell）杂志上。

领导这一研究的是清华大学生命科学院的陈柱成（Zhucheng Chen）教授。陈教授曾师从著名结构生物学家尼古拉－帕夫拉提奇，研究DNA损失修复以及DNA同源重组的分子机理。2011年回国参加工作，2012年入选中共中央组织部“****”青年组。当前的主要研究方向包括微丝的动态调控机制，及染色质重组复合物结构与功能。

胞质分裂（cytokinesis）是细胞分裂过程中，继核分裂后，细胞质一分为二分配到两个完整子细胞中的过程。通过胞质分裂，亲本的遗传物质加倍并平均分配到子代细胞中，从而保证了遗传物质的稳定和物种的延续（延伸阅读：Science解开细胞分裂重要谜题 ）。胞质分裂是一个复杂的多步骤过程，它在细胞分裂的后期就已经开始，一直持续的细胞分裂的末期才完成。

胞质分裂整个过程分为以下几步：在赤道板的周围，细胞表面开始下陷，形成分裂沟；肌动蛋白、肌球蛋白等物质聚集在分裂沟下方形成中间体，并且在该处组装形成收缩环。收缩环是一种动态的细胞器，随着微丝F-actin和非肌肉II型肌球蛋白NM II变化而变化，并决定着母细胞能否成功分裂；收缩环逐渐收缩，收缩环处的细胞质膜就会融合，于是形成两个新的子细胞。

以往的研究证实，支架Anillins和Mid1分别在动物和真菌的细胞分裂过程中对收缩环锚定于细胞赤道板起关键的作用，但目前仍不清楚它们的确切作用机制。在这篇新文章中研究人员称他们获得了人类anillin和粟酒裂殖酵母（S. pombe）Mid1的晶体结构，并对其进行了功能分析。

综合数据显示，anillin包含一个隐藏的C2结构域和一个Rho结合结构域。与栓绑的PH结构域一起，三个膜结合元件协同结合RhoA和磷脂将anillin锚定在了分裂沟。令人惊讶地是，Mid1也通过隐藏的C2结构域结合了分裂沟膜。Mid1二聚化导致对PI(4,5)P2具有高亲和力及偏好与之结合，PI(4,5)P2稳定地将Mid1锚定在分裂平面，绕开了对Rho GTPase的需求。

这些研究结果揭示出了，收缩环通过从酵母到人类的anillin/Mid1家族蛋白实现锚定的一个意外的通用机器和调控机制。

（生物通：何嫱）

作者简介：

陈柱成 博士
教授，博导，****

1998     南开大学 化学系 学士
2009     康奈尔大学（Cornell University) 生物化学与结构生物学 博士
2008-2011 西南医学中心(HHMI/UT Southwestern Medical Center) 博士后
2011- 清华大学教授

主要科研领域与方向
细胞骨架体系不仅推动细胞分裂、细胞迁移等多种细胞运动，而且在细胞核中调控着基因的表达以及染色体的组织。我的实验室主要使用结构生物学等方法研究：1）原核和真核细胞骨架蛋白的结构与动态行为的调控机理 2）核骨架蛋白的结构以及在染色质重塑中的作用 3）胞质分裂中的生物大分子机器的运转机理。

生物通推荐原文摘要：

Mechanistic Insights into the Anchorage of the Contractile Ring by Anillin and Mid1

Anillins and Mid1 are scaffold proteins that play key roles in anchorage of the contractile ring at the cell equator during cytokinesis in animals and fungi, respectively. Here, we report crystal structures and functional analysis of human anillin and S. pombe Mid1. The combined data show anillin contains a cryptic C2 domain and a Rho-binding domain. Together with the tethering PH domain, three membrane-associating elements synergistically bind to RhoA and phospholipids to anchor anillin at the cleavage furrow. Surprisingly, Mid1 also binds to the membrane through a cryptic C2 domain. Dimerization of Mid1 leads to high affinity and preference for PI(4,5)P2, which stably anchors Mid1 at the division plane, bypassing the requirement for Rho GTPase. These findings uncover the unexpected general machinery and the divergent regulatory logics for the anchorage of the contractile ring through the anillin/Mid1 family proteins from yeast to humans.