植物細胞周期如何“剎車”？

（2021.1.16 華中農業大學）

1月15日，國際期刊Nucleic Acids Research在線發表我校生命科學技術學院嚴順平教授課題組最新成果。該研究發現了蛋白激酶ATR 和WEE1的下游新組分，完善了ATR信號轉導通路，揭示了細胞周期的“剎車”機制。

所有生物都需要把正確的遺傳信息（DNA）傳遞給下一代。但是，DNA 不斷地受到各種體外和體內因素的傷害。為了維持基因組的穩定性，所有生物都進化出了復雜而精細的DNA損傷應答機制，包括激活細胞周期檢驗點、DNA修復、轉錄調控和細胞凋亡等。細胞周期檢驗點的激活能使細胞周期進程暫停，以保證細胞有充足的時間進行DNA修復，在DNA損傷應答中發揮關鍵作用。

蛋白激酶ATR是DNA損傷修復通路中的最核心調控蛋白之一，主要參與DNA復制脅迫應答。在動物中，ATR主要通過調控細胞周期檢測點激酶CHK1和細胞周期調控因子CDC25來發揮作用。但是，植物缺少CHK1和CDC25 的同源蛋白，因此ATR在植物中的作用機理尚不清楚。

王利利等人通過遺傳篩選atr突變體的抑制子發現，突變MAC復合體（參與前體mRNA的剪接）的核心亞基PRL1能抑制擬南芥atr突變體對DNA復制脅迫誘導劑羥基脲（HU）的超敏感性。通過進一步的遺傳學和生物化學研究，他們發現，在DNA復制脅迫發生時，ATR可以激活下游的蛋白激酶WEE1，WEE1通過磷酸化PRL1促進它的降解，PRL1的降解破壞了MAC復合體的功能，導致細胞周期基因的前體mRNA不能被正常剪接，從而阻制細胞周期進程。該研究發現了ATR 和WEE1的下游新組分，完善了植物的ATR信號轉導通路，揭示了細胞周期調控的新機制，具有重要的科學意義。