综述:祖细胞中的有丝分裂信号:整合细胞分裂与细胞命运决定

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:Current Opinion in Cell Biology 6.0

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  这篇综述系统阐述了细胞周期调控因子(CCRs)通过翻译后修饰(PTMs)协调祖细胞有丝分裂与命运决定的前沿进展。作者结合CRISPR/Cas9基因编辑、单细胞组学和4D活体成像等技术,揭示了CCRs(如CDK1、APC/CCDH1)在不对称分裂、表观遗传维持(如UHRF1/Dot1l调控)及特殊细胞周期模式(如多纤毛细胞分化)中的非经典功能,为发育生物学和疾病治疗提供新视角。

  

祖细胞中的有丝分裂信号:整合细胞分裂与细胞命运决定

引言
细胞周期调控因子(CCRs)作为细胞分裂的核心引擎,在多细胞生物中演化出超越经典周期调控的功能。从磷酸化激酶(如CDK1、Plk1)到泛素连接酶(APC/C),这些分子通过翻译后修饰(PTMs)以秒级精度协调分裂与命运决定,其机制在祖细胞中尤为关键。

不对称分裂的时空密码
CCRs通过动态PTMs重塑祖细胞分裂模式。在果蝇神经母细胞中,CRISPR/Cas9构建的CDK1AS等位基因揭示:CDK1通过磷酸化极性蛋白Bazooka(PAR-3同源物)的S180位点,确保命运决定因子的不对称分布。而APC/CCDH1则通过降解中心体蛋白Spd2维持纺锤体记忆,其破坏导致神经母细胞丧失连续分裂的轴向极性。这些发现解释了CCRs如何将细胞周期时钟转化为空间极性坐标。

表观遗传的周期守卫者
有丝分裂中染色体剧烈重构,但CCRs提供了表观遗传连续性。APC/C在胚胎干细胞(ESCs)中标记多能基因位点(如OCT4),通过K11/K48泛素链清除阻碍染色质开放的组蛋白,实现"有丝分裂书签"。同时,CDK1磷酸化组蛋白甲基转移酶Dot1l,将其禁锢于胞质以抑制分化基因(H3K79me2标记)激活。这种双锁机制在爪蟾卵母细胞中也得到印证——Greatwall激酶通过mRNA稳定性调控母源转录程序。

细胞周期的变形记
多纤毛细胞的分化展现了CCRs的惊人可塑性。这类细胞突破经典周期限制,通过E2F7抑制S期启动,同时允许非经典细胞周期蛋白(Cyclin O/A1)驱动数百个基粒扩增。临床证据显示,Cyclin O突变导致原发性纤毛运动障碍,印证了CCRs在特殊分化程序中的临床相关性。

结语
从磷酸化密码到泛素化降解,CCRs在祖细胞中构建了连接分裂时钟与命运抉择的分子桥梁。未来研究需进一步解析CCRs在器官发生中的时空特异性调控网络,为再生医学提供新靶点。

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