喬愛(ài)敏，李潔儀，徐靜雯

(1.廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，生物資源和創(chuàng)新藥物研究中心，廣東 廣州 510006； 2.廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東省生物技術(shù)候選藥物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006； 3.廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院，廣東 廣州 510006； 4.廣東省先導(dǎo)化合物與藥物發(fā)現(xiàn)工程中心，廣東 廣州 510006)

絲氨酸/蘇氨酸激酶——Aurora蛋白家族，參與有絲分裂檢控點(diǎn)調(diào)節(jié)、中心體成熟分離、紡錘體組裝和維持、染色體分離以及胞質(zhì)分裂等，在細(xì)胞周期中起著關(guān)鍵作用[1]。Aurora-A激酶在多數(shù)腫瘤細(xì)胞(包括神經(jīng)腫瘤細(xì)胞)中高表達(dá)，其與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展都有著極其重要的關(guān)系。因此，Aurora 激酶成為抗癌藥物發(fā)展中至關(guān)重要的靶點(diǎn)[2]。但是近些年部分研究人員逐漸將Aurora-A激酶聚焦到神經(jīng)方面的研究，試圖去發(fā)現(xiàn)其在神經(jīng)領(lǐng)域的新作用，本文主要對(duì)其在神經(jīng)生物學(xué)的方面進(jìn)行綜述。

1 Aurora A激酶的結(jié)構(gòu)

Aurora 激酶屬于絲/蘇氨酸激酶家族，這個(gè)家族有3個(gè)高度同源的成員即: Aurora A，Aurora B和Aurora C，這3個(gè)成員碳端均具有絲/蘇氨酸激酶典型的高度保守催化亞域，但氮端無(wú)序列相似性且長(zhǎng)度不同。Aurora A激酶是中心體相關(guān)激酶，存在于真核細(xì)胞內(nèi)，編碼Aurora A 激酶的基因位于染色體20q13區(qū)內(nèi)，該基因表達(dá)的Aurora A 激酶蛋白約含有400個(gè)氨基酸，其碳端具有此家族保守的催化域和D-box，氮端A-box 可以將Aurora A靶向蛋白酶，再通過(guò)與D-box的共同作用介導(dǎo)分裂后期的降解(見(jiàn)圖1)。其定位于中心粒，保證中心粒成熟及分離、促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂和紡錘絲的組裝[3-5]。Aurora B是一個(gè)染色質(zhì)伴隨蛋白，定位于著絲粒和紡錘絲的中部，主要參與細(xì)胞有絲分裂的胞質(zhì)分離過(guò)程。人們對(duì)Aurora C了解相對(duì)較少，只在睪丸組織中高表達(dá)，在分裂后期向分裂末期過(guò)渡時(shí)定位于中心體。

圖1 絲/蘇氨酸激酶家族基因結(jié)構(gòu)(A)和Aurora-A激酶的晶體結(jié)構(gòu)(B)[6]Figure 1 Gene structures of Aurora family (A) and crystal structure of Aurora A protein kinase (B)

2 Aurora A激酶在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域研究

2.1 Aurora-A激酶能夠調(diào)節(jié)多聚腺苷酸化進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)元相關(guān)蛋白的合成

多聚腺苷酸化是指多聚腺苷酸與信使RNA(mRNA)分子的共價(jià)鏈結(jié)，在蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程中，這是產(chǎn)生準(zhǔn)備作翻譯的成熟mRNA的方式的一部分。細(xì)胞核中絕大多數(shù)mRNA的poly A尾巴長(zhǎng)150～200個(gè)核苷酸，這種結(jié)構(gòu)有利于mRNA輸出，也有利于翻譯，更有利于它們免受核酸外切酶的降解。在真核生物中，多聚腺苷酸化是一種機(jī)制。Huang等[7]研究發(fā)現(xiàn)Aurora-A存在神經(jīng)元的突觸小體內(nèi)，在谷氨酸刺激下，使Aurora-A激酶激活，促使CPEB(cytoplasmic polyadenylation element binding protein 1，CPEB)磷酸化(Ser174)[8-9]和αCaMKII的多聚腺苷酸化，磷酸化CPEB能夠與Maskin、一些多聚腺苷酸化特殊因子結(jié)合，促進(jìn)mRNA翻譯，進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)元相關(guān)蛋白的合成。另外，Tay等[10]研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化CPEB在突觸復(fù)合體能夠促進(jìn)SCP1和SCP3蛋白的翻譯。

2.2 Aurora-A激酶參與調(diào)控神經(jīng)元細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和微管的重塑

Kim等[11]研究表明，在體外培養(yǎng)的大鼠神經(jīng)前體細(xì)胞(neural progenitor cells,NPCs)中，在神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子EGF短期刺激作用下，Aurora-A激酶能夠磷酸化CPEB1，進(jìn)而參與調(diào)控神經(jīng)元的生長(zhǎng)，但是這一機(jī)制需要在ERK1/2激酶參與下進(jìn)行。

在大腦皮層發(fā)育過(guò)程中，神經(jīng)元細(xì)胞的遷移功能對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的正確定位以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成起著至關(guān)重要的作用。日本學(xué)者Takitoh等[12]研究發(fā)現(xiàn)，Aurora-A激酶通過(guò)Aurora-A-NDEL1(Aurora-A的底物)途徑，調(diào)節(jié)神經(jīng)元微管的重塑進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞的遷移。如果用siRNA沉默Aurora-A激酶的活性或用Aurora-A激酶的特異性抑制劑處理后，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞的遷移能力受阻。更加有趣的是他們?cè)谘芯恐羞€發(fā)現(xiàn)，如果在神經(jīng)元細(xì)胞遷移過(guò)程中抑制CDK5激酶的活性，則降低了Aurora-A的活性并且減少了NDEL1的磷酸化(Ser251)，最終影響了神經(jīng)元細(xì)胞的遷移。免疫沉淀結(jié)果顯示，Aurora-A激酶和CDK5激酶能夠分別與RAP2結(jié)合，因此提示CDK5RAP2通過(guò)相同的機(jī)制參與了神經(jīng)元遷移過(guò)程。

Aurora-A激酶能夠調(diào)控突觸的再生和延伸。在突觸延伸過(guò)程中，神經(jīng)元細(xì)胞骨架快速重組，此時(shí)微管動(dòng)力學(xué)在這一過(guò)程中起著不可或缺的作用。aPKCζ-Aurora A-NDEL1信號(hào)在此過(guò)程中起著重要作用。PKCζ能夠使Aurora A激酶287位蘇氨酸磷酸化(Thr287)，使288位蘇氨酸自磷酸化(Thr288)，活化后的Aurora A激酶與TPX2 結(jié)合使NDEL1(Sre251)磷酸化，磷酸化的NDEL1能夠與細(xì)胞漿的dynein,14-3-3ε 和LIS1相互作用，促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移。當(dāng)神經(jīng)元完成遷移以后，NDEL1 與dynein 和 DISC1作用，進(jìn)而促進(jìn)突觸的再生和延伸[13-14]。

2.3 Aurora-A激酶參與調(diào)控神經(jīng)元細(xì)胞的極化

神經(jīng)細(xì)胞是單向傳遞的，興奮只能由軸突傳遞到樹(shù)突上，雖然受刺激部位的興奮傳導(dǎo)是雙向進(jìn)行的，但是只有樹(shù)突才有突觸小體，所以只有由樹(shù)突傳導(dǎo)出的興奮能夠傳遞到其他神經(jīng)細(xì)胞中。已有研究表明，Par3(partitioning-defective complex 3)在神經(jīng)元中具有多方面的功能，它能夠調(diào)節(jié)Par復(fù)合物和Smurf2蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)和激活Rac。另外，在神經(jīng)元中，aPKC能夠通過(guò)磷酸化使GSK3 (glycogen synthase kinase 3)和Mark2失活，促進(jìn)神經(jīng)元軸突的延伸。Khazaei等[15]研究發(fā)現(xiàn)，Aurora A激酶能夠與Par3的aPKC結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，導(dǎo)致Par3(Ser962)磷酸化，磷酸化的Par3(Ser962)參與了神經(jīng)元細(xì)胞的極化，如果抑制Aurora A激酶的活性，Par3不能在Ser962位磷酸化，結(jié)果神經(jīng)元細(xì)胞的極化功能喪失。

3 小結(jié)

Aurora A是調(diào)控細(xì)胞周期有序進(jìn)展的重要絲/蘇氨酸激酶，嚴(yán)格依賴(lài)細(xì)胞周期參與細(xì)胞的有絲分裂進(jìn)程。AURKA基因的單核苷酸多態(tài)性(SNP)及其編碼產(chǎn)物Aurora A激酶的異常表達(dá)與腫瘤的形成、發(fā)展密切相關(guān)，顯示Aurora A已成為腫瘤靶向治療的理想靶點(diǎn)。但是，隨著生命科學(xué)研究的不斷發(fā)展，研究者好奇地發(fā)現(xiàn)Aurora A激酶在非分裂細(xì)胞(神經(jīng)元細(xì)胞)上表達(dá)。近年來(lái)研究報(bào)導(dǎo)揭示Aurora A激酶能夠調(diào)節(jié)多聚腺苷酸化進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)元相關(guān)蛋白的合成；參與調(diào)控神經(jīng)元細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和微管的重塑；參與調(diào)控神經(jīng)元細(xì)胞的極化等。這些研究將為Aurora A激酶在腦部疾病治療上提供了重要的理論依據(jù)。