Dev Cell | 有丝分裂激酶Aurora-A可诱导和维持细胞极性
多细胞生物的发育需要细胞增殖和职能分化之间的相互协调。细胞职能分化通常来源于细胞的不均等分裂。不均等的细胞分裂需要细胞打破对称性建立极性。细胞内极性的建立通常是通过对细胞皮质 (cell cortex)的肌动蛋白骨架 (actin cytoskeleton)在不同发育时间和空间上的改造来完成的【1】。
秀丽隐线虫受精卵是一个非常著名的极性建立模型【2】。 在它的受精卵发育早期，细胞内中心体(centrosome)通过局部抑制临近肌动蛋白骨架活性诱导细胞建立极性【3】。在紧随其后的细胞极性维持期里，整个肌动蛋白骨架的活性都被抑制【4】。虽然这两个时期的肌动蛋白骨架动态变化已被详细描述，但是在极性建立过程中，时间和空间上肌动蛋白骨架的分子调控机理是这个领域近二十年的未解之谜。
近日，新加坡淡马锡生命科学实验室Fumio Motegi教授实验室在Developmental Cell上发表文章Aurora-A Breaks Symmetry in Contractile Actomyosin Networks Independently of Its Role in Centrosome Maturation，发现在秀丽隐线虫受精卵中有丝分裂激酶 Aurora-A 控制着细胞肌动蛋白骨架在不同时空的活性。
在受精卵有丝分裂初期，Aurora-A 激酶聚集在中心体附近，局部抑制中心体附近的肌动蛋白骨架活性，进而导致其不对称收缩。不对称的肌动蛋白骨架收缩引发细胞皮质向细胞单侧流动进而打破对称性 (symmetry breaking)。Aurora-A 激酶随后宏观调节整个细胞皮质的细胞肌动蛋白骨架活性，来抑制皮质流动从而辅助维持初期建立的细胞极性。通过生化遗传学的技术，研究者改变了去中心体细胞内 Aurora-A 激酶在时间和空间上的活性，将 Aurora-A 激酶转运富集在细胞膜局部并直接诱导细胞从此处建立极性，发现 Aurora-A 调节细胞肌动蛋白骨架活性的作用相对独立于其在促进中心体形成和推进细胞周期的功能。
注：本图由通讯作者Fumio Motegi教授提供
由此，研究者提出新的理论模型来解释秀丽隐线虫的极性建立，即有丝分裂激酶 Aurora-A 作为一个扩散性的肌动蛋白骨架活性抑制剂在有丝分裂初期和中期分别对细胞质肌球蛋白骨架的局部和全部进行抑制，从而诱导和维持细胞极性。参与此过程的蛋白如Aurora-A激酶和肌动蛋白在线虫以外的其他生物中广泛存在，所以这个机理也可能在其他生物中调控细胞的极性和不均等分裂。另外，Aurora-A是已被证明的致癌基因，且正常的细胞极性可以抑制细胞癌变。 Aurora-A很可能是解释细胞级性建立和细胞癌变之间关系的关键因素。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.devcel.2019.02.012
参考文献
1. Heisenberg, C.P., and Bellaı¨che, Y. (2013). Forces in tissue morphogenesis and patterning. Cell 153, 948–962.
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3. Mayer, M., Depken, M., Bois, J.S., J€ulicher, F., and Grill, S.W. (2010). Anisotropies in cortical tension reveal the physical basis of polarizing cortical flows. Nature 467, 617–621.
4. Goehring, N.W., Trong, P.K., Bois, J.S., Chowdhury, D., Nicola, E.M., Hyman, A.A., and Grill, S.W. (2011). Polarization of PAR proteins by advective triggering of a pattern-forming system. Science 334, 1137–1141.
