西南大學最新文章：細胞周期必需因子

　　來自西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室的研究人員利用家蠶EST數據, 成功克隆了家蠶Cyclin B3基因(EU074796)，并通過家蠶卵巢細胞系BmN-SWU1的BmCyclin B和BmCyclin B3基因RNA干涉研究，發現BmCyclin B和 BmCyclin B3 是家蠶細胞完成細胞周期進程所必需的。

　　Cyclin B是一種有絲分裂細胞的周期蛋白, 它從G1期晚期開始表達并逐漸積累, 到G2期后期達到最大值并一直維持到 M 期的中期, 然后迅速降解。它的積累和降解在細胞有絲分裂和減數分裂中起關鍵作用。Cyclin B 基因在系統演化上形成了兩大分支, 即B型周期蛋白家族和B3型周期蛋白家族。B型周期蛋白存在于酵母和高等真核生物中。在無脊椎動物中, 只有唯一一個周期蛋白 Cyclin B 被發現, 而在脊椎動物中 B-type 周期蛋白有一對, Cyclin B1 和Cyclin B2, 它們是緊密聯系的, 并且在亞細胞定位上存在差異。

　　家蠶(Bombyx mori)是完全變態昆蟲, 也是鱗翅目昆蟲的典型代表, 其細胞周期調控機制的解析將推動家蠶模式生物化研究的進程。在這項研究中，研究人員利用家蠶卵巢細胞系BmN- SWU1, 克隆了家蠶Cyclin B3基因(BmCyclin B3), 并分析了 BmCyclin B 和 BmCyclin B3在家蠶細胞周期進程中的功能。

　　研究發現，克隆獲得的 BmCyclin B3 基因(NCBI 登錄號: GenBank EU074796 )由7個外顯子與6個內含子組成, ORF 長 1536 bp, 編碼 1 個含 511 氨基酸的蛋白, 預測蛋白的分子量大小為 57.8 kD。在線 SMART 程序結構域分析表明, Cyclin B3 含有 2 個周期蛋白盒, 分別位于 288-379 aa 之間和 392~473 aa 之間, 近 N 端有1段由9個氨基酸組成的周期蛋白破壞盒, 其中心結構是 RxxFGxxxN, 該序列為 RAAFGDITN, 位于75-84 aa 之間。

　　家蠶與果蠅一樣, 存在 Cyclin B 和 Cyclin B3 兩種類型的B型周期蛋白。敲除Cyclin B基因的果蠅胚胎細胞, 其紡錘體出現多極化, 并且沒有牽引染色體運動的動力, 細胞雖然能正常進行分裂但速度明顯減慢。敲除 Cyclin B3 基因的果蠅胚胎細胞, 染色體不凝聚, 在細胞開始胞質分裂的同時染色體還在濃縮, 細胞也能正常進行分裂, 比敲除 Cyclin B 基因的果蠅胚胎的細胞分裂速度要快。阻斷或敲除 Cyclin B和 Cyclin B3 基因的果蠅細胞不能順利通過 G2/M 檢查點, 細胞周期延長, 伴隨 G2 和 M 期阻滯, 細胞容易凋亡。

　　BmCyclin B, BmCyclin B3 在家蠶體外培養細胞BmN-AWU1中高量表達, 不論是對BmCyclin B和 BmCyclin B3 進行單干涉還是雙干涉, 細胞與正常細胞相比, 都極顯著地阻滯于 G2 和 M 期, 并極顯著地抑制了細胞的增殖。同時, 干涉BmCyclin B 對細胞周期和增殖的影響大于干涉 BmCyclin B3 基因, 二者不存在顯著性差異, 但單干涉與雙干涉間存在顯著性差異。這些結果表明, 在家蠶細胞周期調控中, CyclinB, CyclinB3 是家蠶細胞完成細胞周期必不可少的基因, 是細胞周期中 M 期的限速因素。

　　家蠶絲腺細胞是終末端分化細胞, 它在整個幼蟲發育階段體積不斷增大, 但其數目卻不增加, 只是進行細胞核內有絲分裂. 在細胞核內有絲分裂期間, 只有 G1~S 期的相互轉變, 缺乏 M 期, 導致細胞 DNA 含量的增加。在家蠶幼蟲時期, 中部絲腺和后部絲腺的細胞 DNA 經過 17~19 輪復制, 其細胞DNA 的含量增加 217~219倍, 約是正常 2 倍體細胞DNA量的40萬倍。在家蠶胚胎發育至25期后, 絲腺中只表達CyclinE, 但不表達M期的Cyclin B, 此時絲腺細胞只進行核內有絲分裂。

　　BmCyclin B, BmCyclin B3 在家蠶體外培養的絲腺細胞系里高量表達, 而 BmCyclin B 在家蠶絲腺組織中不表達, BmCyclin B3 僅在絲腺組織中低量表達, 表明這 2 種周期蛋白在高度特化的絲腺細胞重返細胞周期中起重要作用, 是家蠶細胞完成細胞周期必不可少的基因。果蠅中, Cyclin B3 或 Cyclin B并不是細胞有絲分裂所必需的, 但是二者是雌性生殖所必需的, Cyclin B 也是雄性生殖所必需的。家蠶中BmCyclin B和BmCyclin B3是否具有其他功能還需要進一步研究。