2023年2月，上海科技大学生命科学与技术学院Yuu Kimata课题组与英国邓迪大学Jens Januscheke教授团队合作，在学术期刊EMBO Reports杂志发表题为“APC/C-dependent degradation of Spd2 regulates centrosome asymmetry in Drosophila neural stem cells” 的论文，揭示了细胞周期关键蛋白APC/C对其底物Spd2的降解在果蝇神经干细胞有丝分裂中期调控中心体不对称分裂中具有重要功能。
中心体（centrosome）是动物细胞中一种重要的细胞器。在各种早期胚胎和干细胞中，中心体在调节细胞不对称分裂时起着关键作用。中心体功能的障碍与各种人类疾病有关，包括癌症、小头症和纤毛病等。了解中心体的功能和调控机制不仅有助于进一步理解多细胞生物学，对解析相关疾病的发病机理也至关重要。中心体成分的各种翻译后修饰与中心体周期及细胞周期紧密相关，其中，泛素化被认为是调控中心粒复制的关键。然而，对泛素化的研究多数仅限于控制中心体数量，而其他方向的研究仍有待建立。
APC/C（Anaphase-Promoting Complex/cyclosome，后期促进复合物/环状体）是一种进化保守的泛素连接酶复合物，可控制细胞周期的进程，并协调多细胞生物中的细胞分化过程。APC/C还调节其他重要过程，包括代谢、神经元功能和肿瘤抑制。果蝇神经干细胞是研究细胞不对称分裂机制的经典模型。在果蝇神经干细胞中，两个中心体在有丝分裂间期表现出不同的微管成核活性，中心体的这种不对称活性对于神经干细胞分裂轴的维持很重要。
本研究发现，进化上保守的中心体成分Spd2 (哺乳动物中的中心体蛋白CEP192) 是细胞周期调节酶APC/C泛素连接酶的底物。结果显示，Spd2不能被APC/C降解而累积时，本应附着在顶部皮层上的子中心体与皮层分离游荡在细胞质中，并且神经细胞分裂轴与正常分裂有明显的轴向偏差。本应遗传给神经干细胞的子中心体被错误分裂到神经节母细胞中。
进一步研究发现，Spd2的聚集降低了PCM蛋白在中心体上的不对称分布，增加了Spd2的流动性，这可能会阻止polo对Spd2的磷酸化。Polo是APC/C 底物之一，同时是中心体完整性和微管核活动的关键调控因子。本工作首次证明泛素介导的PCM的降解对中心体功能的影响，特别是在干细胞的不对称细胞分裂中的作用，为治疗中心体的失调而导致的疾病提供了新思路。
图1.野生型幼虫神经干细胞 (neuroblasts, NBs)和Spd2蛋白水平增加的NBs间期中心体的示意图。
本文通讯作者为上海科技大学助理教授Yuu Kimata。Y. Kimata课题组博士研究生张倩以及英国剑桥大学的Francesco Meghini、Torcato Martins为本文第一作者，科研助理玉散江·阿布拉也作为共同作者之一参与了该研究的完成工作。