助力文章發表：姐妹染色單體凝聚建立對稱性控制的潛在機理研究背景姐妹染色單體凝聚與不同狀態的黏連蛋白結合以保證真核細胞中染色體分離的準確性。當細胞進入S期時，黏連蛋白更緊密地結合以將姐妹染色單體保持在一起，這種轉變稱為姐妹染色單體凝聚建立。這一過程有助于遺傳物質通過忠實的染色體分離，準確地流向子細胞。黏連蛋白是真核生物中一種高度保守的多亞基蛋白復合物，介導姐妹染色單體凝聚建立。它由四個核心亞基組成：SMC1、SMC3、RAD21(酵母Scc1)和SA1或SA2(酵母Scc3)，共同形成環繞DNA的環狀結構。除了包裹姐妹染色單體外，黏連蛋白還驅動高階結構變化，如染色質環化、區室化和凝聚。SMC3是黏連蛋白的亞基之一。SMC3乙酰化穩定黏連蛋白與染色質的結合，對姐妹染色單體凝聚至關重要。乙酰轉移酶ESCO1和ESCO2催化SMC3乙酰化，觸發姐妹染色單體凝聚建立。ESCO1在整個細胞周期活躍，負責大多數SMC3乙酰化，但對姐妹染色單體凝聚幾乎沒有影響。ESCO2僅在S期內在凝聚建立過程中催化SMC3乙酰化，即姐妹染色單體凝聚建立時修飾黏連蛋白。MMS22L是一種重要的介導DNA復制和修復過程的蛋白質，可在特定條件下與Cullin-RING型E3泛素連接酶復合物4（CRL4）相互作用形成CRL4MMS22L復合物。CRL4包含Cullin4A/B、RING型指環蛋白Rbx1/2、DDB1等多種亞基。CRL4MMS22L復合物可調節DNA復制過程中的DNA損傷修復、細胞周期調控及染色質拓撲結構等多個方面，具有多種生物學功能，參與疾病的發生和發展。研究內容1：GSK3磷酸化MMS22L參與姐妹染色單體凝聚為了確認凝聚反應只發生在新生姐妹染色單體的機制，研究人員通過酵母雙雜交篩選ESCO2調節作用的蛋白。發現酵母GSK3家族激酶Mck1通過磷酸化Mms22參與姐妹染色單體的凝聚。Mck1與Mms22相互作用，將Eco1催化的Smc3乙酰化與DNA復制聯合起來。通過siRNA同時敲除GSK3A和GSK3B，或使用其相應的特異性抑制劑(GSK3i)處理細胞，發現GSK3A和GSK3B的同時缺失會導致大約15%的姐妹染色單體凝聚損失，表明GSK3對人類細胞的姐妹染色單體凝聚有貢獻。進一步研究GSK3調節姐妹染色單體凝聚的分子機制。首先確認Mms22是GSK3激酶的一個直接底物，S126/T127是Mck1的磷酸化位點。同樣證實在人類中MMS22L是GSK3激酶的底物，T105是一個保守的GSK3磷酸化位點。2：依賴GSK3的MMS22L磷酸化有效調控凝聚研究人員首先證實CRL4MMS22L在體內存在二聚體或低聚體形式，并且以細胞周期模式與自相互作用，與S期單體凝聚建立和G2/M期凝聚解體的時間相關。在同步的不同周期的細胞中MMS22L二聚體變化與依賴細胞周期的MMS22L自相互作用基本一致，MMS22L二聚體在G1階段幾乎檢測不到，在S階段變得很明顯，隨后在G2/M階段下降。為了確定MMS22L的二聚化是否取決于GSK3介導的MMS22L磷酸化。加入GSK3i處理后共沉淀的Myc-MMS22L被消除，MMS22L二聚體減少。表明MMS22L二聚化是通過GSK3s對T105的磷酸化直接介導的。在確定T105磷酸化在MMS22L二聚化中的關鍵作用后，研究評估了這一單一殘基修飾對姐妹染色單體凝聚的作用。MMS22L-T105D過表達完全挽救了野生型早熟的姐妹染色單體分離，而過表達未磷酸化的T105A無影響，表明T105磷酸化對MMS22L在姐妹染色單體凝聚中的作用不可或缺。在GSK3敲低的人類細胞中，T105D可有效抑制凝聚缺陷，表明GSK3在凝聚建立過程中歸因于MMS22L-T105D磷酸化和CRL4MMS22L二聚化。3：GSK3為姐妹染色單體凝聚提供時空控制研究發現GSK3介導的MMS22L同源二聚化可能在S期同時募集兩個ESCO2分子。ESCO2在凝聚建立過程中催化SMC3乙酰化，并很大程度上取決于GSK3。發現MMS22L的染色質結合水平顯示出細胞周期性振蕩，與ESCO2和SMC3乙酰化的染色質結合水平相關。總之，GSK3介導的CRL4MMS22L二聚化增強SMC3乙酰化，從而增強姐妹染色單體的凝聚建立。研究結論在S期，GSK3s磷酸化MMS22L并觸發CRL4MMS22L與ESCO2二聚化形成二聚體，用于有效的SMC3乙酰化，是新生姐妹染色單體之間建