着丝粒是 DNA 中的一个特殊位置，它充当细胞分裂的控制中心，在细胞的几代中保持不变。着丝粒的特征是一种特殊的蛋白质，称为着丝粒蛋白 A (CENP-A)，它标记着丝粒并调动细胞分裂所需的其他参与者。

细胞如何维持细胞分裂的中央处理单元

“生命复制的一个基本问题是：是什么机制使得这种结构(CENP-A标记)能够在每个细胞周期中精确地自我恢复?”多特蒙德马克斯普朗克分子生理研究所的 Andrea Musacchio 教授说道。

Musacchio 和他的团队现在已经能够在分子水平上阐明调节 CENP-A补充着丝粒的确切机制。他们利用一套生化技术推断出一种名为 polo 样激酶 1 (PLK1) 的蛋白质如何调节负责 CENP-A 重新加载的机制的组装。

该研究发表在《科学》杂志上。

一系列事件

“我们填补了 10 年来的知识空白，”Musacchio 团队的博士后、该出版物的第一作者 Duccio Conti 说。

在健康的 DNA 复制中，首先，每个新染色体每个着丝粒获得一半的 CENP-A 蛋白质，这些蛋白质在分裂后不久得到补充——该过程在癌细胞中完全不受调节。

2014 年，另一个研究小组发现，在细胞周期的大部分时间里，一种名为 CDK1 的酶会阻止 CENP-A 的加载，而在细胞周期的特定时间，酶 PLK1 会促进 CENP-A 的重新加载。然而，PLK1 的确切分子作用尚不清楚。

PLK1 参与细胞内的许多过程，因此通常的抑制方法会破坏其功能。Conti 说：“主要的挑战是分离与 CENP-A 重新加载相关的 PLK1 的特定功能。”

MPI 科学家在早期研究的基础上，在试管中重建了 PLK1 和整个补充机制，并在蛋白质的特定位置引入突变，以辨别它们是否以及如何参与该过程。然后，他们使用细胞生物学论文在细胞中证实了他们的发现。

事实证明，“PLK1 与补给装置(四种蛋白质的复合物)的一个组成部分结合，使其中一个组成部分的臂打开，并让该机器的最后一个元素——伴侣蛋白 HJURP 结合，从而使 CENP-A 在细胞质中保持可溶性和稳定性，”Conti 说。

PLK1 通过诱导机器附近蛋白质的一系列化学变化(磷酸化)和构象变化来启动一系列事件。

康蒂补充道：“这一发现为有关 PLK1 及其参与调节新的 CENP-A 蛋白插入着丝粒的新问题铺平了道路。”