细胞周期是细胞生命活动的基本特征之一,在生物的繁殖、发育、生存和遗传等过程中均扮演着极其重要的角色。细胞周期的异常与人类多种疾病相关,其中最重要的莫过于与肿瘤的关系。大量研究表明,细胞周期是个多阶段、多因子参与的高度有序的精确调控的过程,以此保证遗传物质的复制和均等分离。其中,微管系统发挥着至关重要的作用。微管系统通过维持精确的聚合与解聚的动态平衡,以保证姐妹染色单体正确的均等分离。微管系统的异常也与许多疾病(包括肿瘤)的发生发展密切相关。因此,研究微管在细胞周期中的作用及其在正常生理或者病理过程中所扮演的角色,一直是细胞生物学研究的热点之一。在正常的生命活动中微管的动态平衡受到精确的调控。其中,作为微管组织中心的中心体以及与微管结合的马达蛋白(如dynein)在调控微管动态平衡过程中至关重要。我们实验室一直致力于一条在进化上非常保守的NudC/Lis1/dynein (Nuclear distribution gene C/lissencephaly1/dynein)信号转导通路的研究。我们实验室和其他课题组的结果均显示NudC/Lis1/dynein通路相关蛋白不仅在中心体上都有分布,而且在微管动态平衡过程中发挥重要的调控作用。我们的数据证实,哺乳动物细胞中NudC存在三个同源基因,其生物学功能均与微管系统密切相关。但是,作为NudC/Lis1/dynein信号通路中心结点的Lis1基因,目前人们对其在哺乳动物中的同源基因知之甚少。我们通过生物信息学的方法,发现了一个含有Lisl氮端保守结构域LisH (Lis Homology)的蛋白FOR20(FOP related protein of20kDa),并对它的细胞生物学功能进行了比较系统的研究。第一部分中心体蛋白FOR20在细胞周期S期中的作用中心体一般被认为主要通过调节微管聚合与解聚的动态平衡而在细胞周期的分裂期(M期)起重要作用。最近,有研究显示中心体的异常也会导致G1期的阻滞。但是,目前对于中心体及其结合蛋白在S期(DNA合成期)进程中的功能并不清楚。我们发现FOR20定位于中心体上,下调FOR20不仅导致细胞周期S期的异常,而且还使得有丝分裂蛋白激酶Plkl (Polo-like kinase1)与中心体解离。进一步研究表明中心体上的Plkl也显著影响S期的进程,有意思的是,Plkl的这种作用不依赖于其激酶活性,也不单独依赖于polo-box结构域的功能,而是依赖于其本身结构的完整性。我们的研究还进一步显示,外源表达可优先定位于中心体的Plk1可以逆转FOR20下调引起的S期的异常。这些实验结果表明中心体蛋白FOR20可能通过招募Plkl定位到中心体,进而保证S期的顺利进行,提示在细胞周期DNA复制期可能存在一个与Plkl功能密切相关的中心体检查点。第二部分FOR20在胞质分裂中的作用胞质分裂是细胞分裂形成两个子细胞的关键性步骤。Midbody(中体)是胞质分裂过程中形成的确定两个子细胞剪切分离具体位置的细胞结构。很多与Midbody结合的蛋白都被报道与胞质分裂的调控密切相关。但是,目前人们对于在Midbody中如何剪切两个子细胞间的连接及其分子机制仍未充分了解。我们的实验结果显示,FOR20不仅在中心体上有明显定位,而且还在胞质分裂过程中被招募到Midbody上。经典的Midbody结合蛋白(如P1k1, Aroura B等)一般先在细胞分裂末期被招募到Midzone上,然后在胞质分裂时再定位于Midbody;而FOR20定位于Midbody的过程则不同,不需要与Midzone结合,而是直接定位于Midbody.当我们下调内源性FOR20后,Midbody的形成并不受到明显的影响,但是严重影响了胞质分裂的剪切(abscission)进程。更有意思的是,我们的数据提示FOR20在胞质分裂中的作用与Plkl的结构和功能无关。以上研究显示,Lisl同源蛋白FOR20在细胞周期的DNA合成和胞质分裂过程中都发挥着重要作用。这一研究有助于我们深入了解NudC/Lisl/dynein信号通路的生物学功能,可以为细胞周期调控异常疾病(如肿瘤)的诊断和治疗提供潜在的新思路与新靶点。