中科院JBC揭示细胞周期调控新机制

生物通报道  来自中科院微生物学研究所的研究人员证实，Cyclin D1可以不依赖Cdk4，而是通过提高NDR1/2的激酶活性来促进细胞周期进程。这项研究发表在7月29日的《生物化学杂志》（JBC）上。

中科院微生物研究所的叶昕（Xin Ye）研究员是这篇论文的通讯作者。其主要研究方向和内容包括：细胞周期调控机制，以及病毒与宿主互作的分子机制。在Science, Neuron, PNAS,等杂志上发表论文20余篇。

Cyclin/Cdks通过磷酸化下游底物在细胞周期进程中发挥重要的调控作用。不同的Cyclin/Cdks在细胞周期的不同阶段执行它们的功能。Cyclin D1/Cdk4复合物在G1期发挥重要的作用。它能够磷酸化Rb家族蛋白，使得它们无法发挥转录抑制子功能，从而激活E2F依赖性的转录，促进进入S期，启动DNA合成。cyclin D1/Cdk4还可以磷酸化Smad3抑制它的转录活性和抗增殖功能。近期，研究揭示cyclin D1/Cdk4可以磷酸化转录因子FOXM1，提高它在黑色素瘤中的稳定性和活性。

为了进一步探索cyclin D1/Cdk4调控细胞周期进程的机制，研究人员采用了一种TAP标记纯化方法来鉴别Cdk4互作蛋白，发现了NDR1/2蛋白。有趣的是，当研究人员证实NDR1/2和cyclin D1/Cdk4之间的相互作用时，观察发现NDR1/2可以独立于Cdk4，与cyclin D1相互作用。但NDR1/2和cyclin D1/Cdk4无法磷酸化彼此，此外，研究人员发现，NDR1/2不影响cyclin D1/Cdk4磷酸化GST-Rb的激酶活性。他们证实，是cyclin D1而非Cdk4促进了NDR1/2的激酶活性。
 
研究人员还证实，不能结合Cdk4的cyclin D1 K112E也可以促进NDR1/2激酶活性。为了检测cyclin D1是否是通过促进NDR1/2激酶活性来促进了G1/S期转换，他们利用cyclin D1和cyclin D1 K112E四环素控制系统（tet-on）细胞系进行了流式细胞仪分析。研究数据表明，cyclin D1和cyclin D1 K112E都能够促进G1/S期转换。

重要的是，研究人员发现抑制NDR1/2可以几乎完全地破坏cyclin D1 K112E促进G1/S期转换的功能。与此相一致，他们发现在过度表达cyclin D1 K112E的细胞中p21蛋白水平下降，而抑制NDR1/2则无此效应。

这些研究结果揭示了cyclin D1的一项新功能机制：独立于Cdk4，通过提高NDR激酶活性促进了细胞周期的进程。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Cyclin D1 Promotes Cell Cycle Progression through Enhancing the Kinase Activity of NDR1/2 Independent of Cyclin Dependent Kinase 4

Cyclin/Cdks are critical protein kinases in regulating cell cycle progression. Among them, cyclin D1/Cdk4 mainly exerts its function in the G1 phase. By taking the TAP-tag purification approach, we identified a set of proteins interacting with Cdk4 including NDR1/2 (nuclear-Dbf2-related protein 1/2). Interestingly, as confirming the interactions between NDR1/2 and cyclin D1/Cdk4, we observed that NDR1/2 could interact with cyclin D1 independent of Cdk4. But, NDR1/2 and cyclin D1/Cdk4 could not phosphorylate each other. In addition, we found that NDR1/2 did not affect the kinase activity of cyclin D1/Cdk4 on phosphorylation of GST-Rb. However, cyclin D1 but not Cdk4 can promote the kinase activity of NDR1/2. We also demonstrated that cyclin D1 K112E, which can not bind with Cdk4, can enhance the kinase activity of NDR1/2……

作者简介：

叶昕

博士 研究员，中国科学院“****”入选者

1984年毕业于厦门大学生物系，获生物化学学士学位。1987年毕业于中国科学院上海细胞生物学研究所，获细胞生物学硕士学位。1987年进入中国医学科学院北京肿瘤研究所攻读博士学位，1990年获医学博士学位。1990年进入中国科学院上海生物化学研究所做博士后，之后在中国科学院上海生物工程中心工作。自1994年以来，先后在Rockefeller University, Columbia University, University of Illinois at Chicago做博士后, 2000至2005年在Baylor Medical College 和 Harvard Medical School任讲师。2005年9月回国，2005年入选中国科学院“****”, 任中国科学院微生物研究所研究员。在Science, Neuron, PNAS, MCB, JBC，JV等杂志上发表论文20余篇。

研究方向及内容：1）细胞周期调控机制：主要研究蛋白激酶Cyclin/Cdks和Plk1及其相关蛋白对细胞周期调控的影响及其分子机理，并研究这些蛋白在肿瘤发生发展过程中的作用，为寻找新的抗肿瘤靶标提供理论依据。2）病毒与宿主互作的分子机制：研究病毒诱导的天然免疫信号通路激活的调控方式；探索宿主因子参与病毒感染和复制的机理。