中心体作为信号细胞命运的支架

在 CIBIO–特伦托大学的 Luca L. Fava 教授团队最近发表的一项研究中,阐明了中心体(人类细胞中主要的微管组织中心)如何产生能够调节细胞信号传导的信号,从而影响细胞命运决定 (Burigotto et al., 2021: EMBO J)。

众所周知,中心体扩增会导致遗传不稳定性,这是癌症的标志。为了抵消这一点,细胞已经进化出能够感知多余的中心体并通过 PIDDosome 激活肿瘤抑制因子 p53 来阻断细胞分裂周期的机制。PIDDosome 是一种多蛋白复合物,由 PIDD1、RAIDD 和半胱天冬酶-2 组成,可驱动半胱天冬酶-2(一种最初与细胞凋亡有关的内肽酶)的激活。在 Burigotto 等人的研究中,通过结合超分辨率成像、酵母双杂交和反向遗传学,作者证明了 PIDD1 被 ANKRD26 蛋白补充到成熟的中心体,ANKRD26 蛋白是中心粒远端附属物的组成部分,其自身定位对于 PIDDosome 的激活是必要的。除此之外,他们有助于阐明胞质分裂失败时多余中心体的凝集对于避免在健康细胞中通过 PIDDosome 激活 p53 至关重要。

在这里,我们重点关注使用 CrestOptics X-Light V2 转盘在固定和活体样本上获得的数据,如原始出版物中 6 所示(要深入了解这项研究,请点击这里阅读全文)。我们展示了整个细胞周期中的 PIDD1 定位,更具体地说,在未受干扰的 RPE1 细胞(图 A)和胞质分裂失败的细胞(图 B)的有丝分裂进程中展示了 PIDD1 的定位。值得注意的是,在对照细胞中,内源性 PIDD1 在有丝分裂进入时与亲本中心粒分离,在有丝分裂后期,每个纺锤体极只有一个中心粒开始补充 PIDD1,并显示 PIDD1 阳性染色(图 A,黄色箭头)。事实上,G1 细胞显示一个 PIDD1 阳性中心粒。如果胞质分裂失败(例如,用二氢细胞松弛素-B、DHCB 处理后),多余中心体产生团簇,并且 PIDD1 阳性中心粒在团簇本身内部彼此靠近(图 B)。

为了更好地理解中心体团簇形成的时间和空间维度,作者对正常条件下和经肌动蛋白聚合抑制剂 DHCB 处理后稳定表达 Centrin1-GFP 的 RPE1 细胞通过实时成像进行监测(图 C)。他们观察到,中心体团簇在后期开始后约 3 小时形成,然后它们保持稳定关联。

此外,Burigotto 等人的论文中显示的结果表明,中心体不仅参与产生细胞周期对有丝分裂错误的抑制反应,在癌变过程中发挥作用,而且还通过 p53-PIDDosome 途径促进 DNA 损伤应答

 

图 A:对照细胞中沿细胞周期和有丝分裂进程的 PIDD1 定位。在所示细胞周期阶段稳定表达 Centrin1-GFP(CETN1-GFP,以绿色显示)的细胞的代表性图像,并对中心粒远端附件(ODF2,以蓝色显示)和 PIDD1 蛋白(以红色显示)进行染色。显示了 DNA 染色 (Hoechst 33342) 的放大图像 (2.5x)。图像是使用 CrestOptics X-Light V2 转盘获得的。比例尺:5 µm。

G1

       S/G2

前期

前中期

CETN1-GFP

ODF2

PIDD1

merge

中期

后期

早末期

晚末期

CETN1-GFP

ODF2

PIDD1

merge

Figure B: PIDD1 localization upon cytokinesis failure. Representative images of cells stably expressing Centrin1-GFP (CETN1-GFP, shown in green) and treated either with DMSO (NT) or with DHCB for 24 hours. Enlarged images (2.5x) with DNA staining (Hoechst 33342) are shown. Images were acquired with a CrestOptics X-Light V2 spinning disk. Scale bar: 5 µm.

CETN1-GFP

ODF2

PIDD1

merge

图 C:对照 (i) 和 DHCB 处理条件 (ii) 下 RPE1 细胞进行有丝分裂的电影特效。SiR-DNA(以蓝色显示)中稳定表达 CETN1-GFP(以绿色显示)的 RPE1 细胞的延时视频显微镜观察。时间以分钟表示;t = 0 是后期开始的前一帧。电影特效是使用 CrestOptics X-Light V2 转盘获得的。比例尺:5 µm。存在 SiR-DNA(以蓝色显示)。时间以分钟表示;t = 0 是后期开始的前一帧。电影特效是使用 CrestOptics X-Light V2 转盘获得的。比例尺:5 µm。

(i) control

(ii) DHCB

显微镜方法

此处显示的所有图像和电影特效均获取自 Eclipse Ti2 倒置显微镜转盘(尼康仪器公司),配备 Lumencor Spectra X 照明器作为 LED 光源、X-Light V2 转盘 (CrestOptics) 和使用平场复消色差 100x 1.45 NA 油浸物镜的 Andor Zyla 4.2 PLUS sCMOS 单色相机。图像使用惠更斯专业软件 (Scientific Volume Imaging,Hilversum,The Netherlands) 去卷积。

电影在第一个小时每 4 分钟录制一次,然后每 10 分钟录制一次,最长可达 16 小时。每个区域包含大约 25 个 z 切片,以 0.6 mm 的步长收集。

如需深入了解 Burigotto 及其同事使用的材料和方法,请点击此处阅读全文。

参考文献

Matteo Burigotto, Alessia Mattivi, Daniele Migliorati, Giovanni Magnani, Chiara Valentini, Michela Roccuzzo, Martin Offterdinger, Massimo Pizzato, Alexander Schmidt, Andreas Villunger, Stefano Maffini, Luca L Fava.

Centriolar distal appendages activate the centrosome-PIDDosome-p53 signalling axis via ANKRD26.

EMBO J (2021) 40: e104844 

本文中图像的重复使用是根据知识共享署名 (CC BY) 许可协议的条款和条件进行的。

本应用说明由 Matteo Burigotto 博士Luca L. Fava 教授合作编写

意大利特伦托大学细胞、计算和综合生物学系 Armenise-Harvard 细胞分裂实验室

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