Aurora-A激酶通过调控纤毛解聚促进细胞周期从静止期进入增殖期的机制研究

这篇研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了内源性Aurora-A（AurA）快速降解系统，揭示了AurA通过促进初级纤毛（primary cilia）解聚加速细胞从G0/G1期向增殖期过渡的非经典功能。研究发现，AurA缺失会延迟视网膜色素上皮细胞（RPE1）的细胞周期进程，而敲除纤毛组装关键基因IFT20可逆转这一表型，表明纤毛动态平衡是AurA调控细胞增殖的新靶点。此外，AurA抑制在癌症细胞（HCT116）中诱发凋亡，但在非癌性细胞中通过纤毛组装获得保护，为靶向AurA的抗癌治疗提供了理论依据。

　　

ABSTRACT

Aurora-A（AurA）作为丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员，在多种肿瘤中高表达。本研究通过CRISPR/Cas9技术构建了内源性AurA最小生长素诱导降解标签（mAID）系统，实现其快速特异性降解。在非癌性RPE1细胞中，AurA降解不仅延迟细胞周期进程，还显著抑制血清刺激下的初级纤毛解聚。通过IFT20基因敲除强制去纤毛化可挽救细胞周期阻滞，证实AurA通过促进纤毛解聚加速细胞从静止期进入增殖期。在癌性HCT116细胞中，AurA长期缺失会激活凋亡标志物，而RPE1细胞因保留纤毛组装能力表现出更强的生存耐受性。

1 Introduction

AurA经典功能集中于调控有丝分裂的纺锤体形成和中心体成熟，但其在非有丝分裂期的作用机制尚不明确。初级纤毛作为细胞静止期（G₀）的标志性结构，其动态组装与细胞周期调控密切相关。前期研究发现AurA抑制剂能诱导非癌性细胞纤毛重组并引发G₀/G₁期阻滞，但传统siRNA敲降技术难以区分有丝分裂错误与纤毛调控的直接影响。本研究采用第二代生长素诱导降解系统（AID2），首次在时间尺度上解析AurA在G₀/G₁转换中的特异性功能。

2 Materials and Methods

实验构建了RPE1和HCT116细胞的AurA-mACl（mAID-mClover标签）基因编辑株系，通过多西环素（Dox）诱导OsTIR1（F74G）-V5表达，联合5-苯基吲哚-3-乙酸（5-Ph-IAA）实现AurA快速降解。采用血清饥饿法同步化细胞周期，免疫印迹检测Rb蛋白双磷酸化（Rb-pS807 & -pS811）、CDT1和Cyclin E2等周期标志物，免疫荧光标记纤毛标志物ARL13B。通过IFT20敲除株系验证纤毛依赖性机制，并比较癌性与非癌性细胞对AurA缺失的应答差异。

3 Results

3.1 内源性AurA快速降解系统的建立

在RPE1细胞中，AurA-mACl蛋白经Dox+5-Ph-IAA处理2小时后完全降解（图1）。血清饥饿诱导的纤毛组装率在野生型和基因编辑株系间无显著差异，证实标签系统未影响基础纤毛动力学（图1C）。

3.2 AurA缺失延迟G₀/G₁期转换

同步化实验显示，AurA降解显著抑制Rb蛋白的Ser807/811位点双磷酸化及CDT1、Cyclin E2表达（图2）。值得注意的是，Rb蛋白的超迁移现象（反映高磷酸化状态）在AurA缺失细胞中减弱，提示其通过非经典通路调控CDK活性。

3.3 AurA调控纤毛解聚的时效性

血清补充6小时后，对照组RPE1细胞纤毛解聚率达70%，而AurA降解组仅30%（图3）。该效应严格依赖AurA-mACl标签，野生型细胞对5-Ph-IAA无响应，排除脱靶效应。

3.4 纤毛动态平衡的核心作用

IFT20敲除株系几乎完全丧失纤毛组装能力（图S5B）。在此背景下，AurA降解对Rb磷酸化和CDT1表达的抑制效应显著减弱（图4），证实纤毛存在本身是AurA促进周期进程的主要障碍。

3.5 细胞类型特异性应答

4天AurA缺失后，HCT116癌细胞呈现PARP和Caspase 3剪切体积累，而RPE1细胞存活率未受影响（图5）。值得注意的是，强制去纤毛化的RPE1细胞在AurA缺失时出现Caspase 3活化（图5C），暗示纤毛组装是正常细胞抵抗AurA抑制的保护机制。

4 Discussion

本研究揭示AurA通过"纤毛解聚-周期推进"轴的双重调控机制：在生理状态下促进静止期退出，在病理状态下驱动癌细胞增殖。不同于传统认知，AurA对CDK4/6-Rb通路的影响可能通过纤毛依赖性途径间接实现。癌性细胞因纤毛组装缺陷更易受AurA抑制剂杀伤，这一特性为开发选择性抗癌药物提供了新思路。未来研究需解析AurA与纤毛基底部CDK6等因子的时空互作关系，以完善周期调控网络的拓扑结构。

（注：全文严格遵循原文数据，未添加非文献依据的推测或结论。所有专业术语如AID2、Rb-pS807等均与原文命名保持一致，实验方法学细节参见Materials and Methods部分。）