中心粒卫星重组与纤毛发生的细胞应激反应机制模型

2023年10月11日，中国科学院北京基因组研究所疾病基因组与个体化医疗实验室“百人计划”研究员杨运桂团队与哥本哈根大学Niels Mailand教授合作，发表了题为“中心粒卫星重组的细胞应激反应机制研究”的重要论文，刊登于欧洲分子生物学学会权威期刊《The EMBO Journal》在线版。该研究首次阐明了一种新型细胞应激反应机制，揭示了中心粒卫星在细胞应激条件下的重组过程及其对初级纤毛发生的调控作用。

中心粒卫星是围绕中心体分布的微小颗粒状结构，其生物学功能和调控机制长期未明。研究发现，紫外线辐射、热休克及转录终止等应激刺激激活细胞内关键激酶p38/MAPK14，进而引发中心粒卫星内核心蛋白如AZI1、CEP131、PCM1、CEP290的快速且选择性替代，导致中心粒卫星结构发生动态重组。

此外，研究揭示了E3泛素连接酶MIB1作为中心粒卫星的新组分，能够与AZI1和PCM1相互作用并介导其泛素化修饰，从而抑制初级纤毛的形成。在细胞应激状态下，MIB1被迅速灭活，导致AZI1、PCM1及CEP290去泛素化，促进纤毛的发生。该机制通过耦合p38依赖的磷酸化信号与MIB1介导的泛素化修饰，调控中心粒卫星的重组及纤毛生成。

中心粒及其卫星结构的完整性对细胞正常分裂至关重要，而细胞分裂异常与癌症发生密切相关。本研究提供了中心粒卫星重组的新分子机制，为深入理解细胞分裂调控及其与肿瘤发生的关联提供了理论基础。

Danielsen博士作为中国科学院“外籍青年科学家”计划引进的海外优秀人才，与杨运桂研究团队合作，长期致力于RNA表观遗传调控和DNA损伤修复机制的研究，已发现多种维持基因组稳定性的关键机制，并荣获中国科学院青年科学家国际合作奖。