細胞命運可塑性受生物大分子凝聚態調控

　　近日，中國科學技術大學細胞動力學教育部重點實驗室姚雪彪、劉行聯合團隊的研究闡明瞭EB1蛋白相分離特徵調控紡錘體動力學與細胞分裂命運抉擇的物理、化學機制，向解析生物大分子凝聚態調控細胞命運可塑性理論研究邁出了重要一步。研究成果發表于國際學術期刊《自然·細胞生物學》。

　　解析細胞分裂的微管動力學機制

　　細胞是生物體基本的結構和功能單位，也是生命活動的最小功能單元。細胞的形狀多種多樣，主要由細胞核與細胞質構成，表面有細胞膜。以蛋白質、核酸、多糖等為代表的生物大分子通過構築形態與功能各異的區室，精準催化生物化學反應，調控細胞的穩態與增殖品質。細胞骨架即真核細胞中的蛋白纖維網絡結構，是細胞區室化的物質基礎。細胞時刻都面臨保持現有的身份和狀態，還是轉變成另一種身份和狀態的抉擇。這種身份和狀態的維持或變化受到細胞內外各種因素的調節。各種細胞內外因素的相互作用使得細胞的命運具有可變和轉換的特徵，這也就是細胞命運的可塑性。

　　此前，國外學者在解析家族性直腸癌基因APC突變體功能易感性時，發現了直腸癌基因APC的重要調控蛋白EB1。然而，由於人類基因組約有1000種含SxIP基序蛋白，EB1是如何招募眾多的APC類蛋白與動態變化的β-微管蛋白結合，一直是細胞生物學、生物物理學與分子病理學領域尚未得到解答的問題。

　　中國科學技術大學細胞動力學研究團隊在解析細胞分裂微管動力學機制時，于2009年發現並克隆了一個新穎的EB1結合蛋白TIP150。EB1結合蛋白TIP150含有典型EB1結合蛋白基序SxIP，負責招募微管解聚酶MCAK，在動態組裝微管的正末端形成催化區室。在此基礎上，中國科學技術大學細胞動力學研究團隊在2012年採用單分子技術TIRFM與FRET，解析了EB1與TIP150的動態作用機制與化學基礎。

　　揭示相分離特徵與凝聚態的物質基礎

　　在上述研究的基礎上，姚雪彪、劉行聯合團隊在此次研究中利用活細胞光敏定位超高分辨顯微成像與熒光蛋白互補策略，探明瞭柔性區域鹼性氨基酸在EB1二聚化與調控微管動態性的功能。姚雪彪、劉行聯合團隊利用多色單分子分析、非天然氨基酸嵌入與三維類器官多維度成像等方法，揭示了EB1第66位賴氨酸動態巴豆酰化修飾與微管結合的動態調控機制，及其對細胞分裂紡錘體定向穩定性維繫的作用機制。

　　此次研究中，姚雪彪、劉行聯合團隊發現了EB1蛋白在活細胞動態微管追蹤過程的液滴表徵，結合超高分辨成像技術，揭示了EB1蛋白的相分離特徵與凝聚態的物質基礎，並解析了相分離驅動EB1蛋白的微管正端追蹤功能。

　　此次研究闡明瞭EB1蛋白相分離特徵調控紡錘體動力學與細胞分裂命運抉擇的物理、化學機制，對於解析生物大分子凝聚態調控細胞命運可塑性理論具有較為重要的意義，或將助力相關領域的研究進一步深入。