Regulation of the microtubule stabilizing activity of centrobin

Abstract

세포골격의 주요구성 성분 중 하나인 미세소관은 튜불린 이합체가 붙었다가 떨어짐을 반복하며 역동적으로 변화하는 구조로 되어있다. 미세소관의 역동성은 다양한 미세소관 결합 단백질들에 의해 조절되는데, 그것들은 대부분 미세소관을 안정화 또는 불안정화하는데 관여한다. centrobin은 새로 생긴 중심립에 존재하며 중심립 복제에 필요한 단백질로 동정되었지만 미세소관 안정화에 관여한다는 일련의 증거들이 보고되었다. 또한, centrobin은 서로 다른 두 인산화효소, NEK2와 PLK1의 기질임이 보고되었다. PLK1에 의한 centrobin의 인산화가 정상적인 방추사의 형성에 중요하다고 알려졌으나, NEK2에 의한 centrobin의 인산화의 기능이 무엇인지에 대해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 따라서, 본 연구를 통해 NEK2에 의해 조절되는 centrobin의 기능을 밝히고자 했고, 몇 가지 중요한 생물학적 현상들을 발견하였다. 첫 번째, centrobin이 세포질 내에서 작은 과립형태로 존재하며 간기세포의 미세소관 그물구조와 결합하고 있음을 발견하였다. 나아가 때때로 그것들이 안정화된 미세소관을 따라 크고 길쭉한 형태의 입자를 형성함을 관찰하였다. 이러한 결과는 centrobin이 미세소관의 안정화에 관여함을 뒷받침한다. 두 번째, centrobin이 결여된 세포들은 심각하게 손상된 미세소관을 가지고 있으며, 세포가 바닥에 퍼지거나 이동 또는 증식하는 능력이 감소하게 된다. 반대로, centrobin의 인산화효소로 알려진 NEK2의 경우, 세포 내에서 발현을 감소시켰을 때, 세포의 퍼짐 현상과 이동 또는 증식 능력이 현저히 증가한다. 나아가, centrobin의 발현이 감소되었을 때 간기세포의 미세소관 안정화가 감소하는 반면 NEK2의 발현을 감속시켰을 때는 증가하는 것을 관찰하였다. 이러한 결과는 centrobin이 미세소관 안정화를 통해 세포내의 다양한 활동들에 영향을 미치며 NEK2가 이 과정을 조절할 것 임을 시사한다. 세 번째, 세포 내 또는 세포 외에서의 인산화 반응을 통해 36번째 세린을 포함한 centrobin의 4개의 아미노산 서열이 NEK2에 의한 인산화에 중요함을 확인하였다. NEK2에 의해 인산화가 되지 않는 centrobin을 세포 내에서 안정적으로 발현시켰을 때, 미세소관의 안정화와 세포의 퍼짐 현상과 이동능력이 증가함을 관찰하였다. 그러나 PLK1에 의한 인산화는 이러한 현상에 영향을 미치지 않음을 관찰하였다. 이는 NEK2가 인산화를 통해 간기세포에서의 centrobin의 기능을 특이적으로 조절함을 의미한다. 종합적으로, 이러한 결과들은 NEK2가 centrobin 인산화를 통해 미세소관의 안정화를 조절하며 이것이 세포의 퍼짐이나 이동, 증식 등의 활동에 영향을 미침을 의미한다. 따라서, 본 연구는 centrobin이 새로운 형태의 미세소관 결합 단백질이며 NEK2에 의한 centrobin의 인산화가 간기세포의 미세소관 안정화를 조절하는 중요 경로임을 시사한다.