植物細(xì)胞周期如何“剎車”？

（2021.1.16 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)）

1月15日，國際期刊Nucleic Acids Research在線發(fā)表我校生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院嚴(yán)順平教授課題組最新成果。該研究發(fā)現(xiàn)了蛋白激酶ATR 和WEE1的下游新組分，完善了ATR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，揭示了細(xì)胞周期的“剎車”機(jī)制。

所有生物都需要把正確的遺傳信息（DNA）傳遞給下一代。但是，DNA 不斷地受到各種體外和體內(nèi)因素的傷害。為了維持基因組的穩(wěn)定性，所有生物都進(jìn)化出了復(fù)雜而精細(xì)的DNA損傷應(yīng)答機(jī)制，包括激活細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)、DNA修復(fù)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和細(xì)胞凋亡等。細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)的激活能使細(xì)胞周期進(jìn)程暫停，以保證細(xì)胞有充足的時間進(jìn)行DNA修復(fù)，在DNA損傷應(yīng)答中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

蛋白激酶ATR是DNA損傷修復(fù)通路中的最核心調(diào)控蛋白之一，主要參與DNA復(fù)制脅迫應(yīng)答。在動物中，ATR主要通過調(diào)控細(xì)胞周期檢測點(diǎn)激酶CHK1和細(xì)胞周期調(diào)控因子CDC25來發(fā)揮作用。但是，植物缺少CHK1和CDC25 的同源蛋白，因此ATR在植物中的作用機(jī)理尚不清楚。

王利利等人通過遺傳篩選atr突變體的抑制子發(fā)現(xiàn)，突變MAC復(fù)合體（參與前體mRNA的剪接）的核心亞基PRL1能抑制擬南芥atr突變體對DNA復(fù)制脅迫誘導(dǎo)劑羥基脲（HU）的超敏感性。通過進(jìn)一步的遺傳學(xué)和生物化學(xué)研究，他們發(fā)現(xiàn)，在DNA復(fù)制脅迫發(fā)生時，ATR可以激活下游的蛋白激酶WEE1，WEE1通過磷酸化PRL1促進(jìn)它的降解，PRL1的降解破壞了MAC復(fù)合體的功能，導(dǎo)致細(xì)胞周期基因的前體mRNA不能被正常剪接，從而阻制細(xì)胞周期進(jìn)程。該研究發(fā)現(xiàn)了ATR 和WEE1的下游新組分，完善了植物的ATR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，揭示了細(xì)胞周期調(diào)控的新機(jī)制，具有重要的科學(xué)意義。