全 文 ：第24卷 第3期
2012年3月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 24, No. 3
Mar., 2012
文章编号：1004-0374(2012)03-0292-05
Bora在细胞功能调控中的作用和机制研究进展
翟　睿，霍立军*
(华中农业大学动物科技学院，武汉 430070)
摘　要：Aurora蛋白激酶 A 及 Polo样蛋白激酶 1(PLK1)作为重要的细胞周期调节蛋白可参与调控纺锤体组
装、有丝分裂等细胞进程，但其激活机制及在有丝分裂中的作用机制仍然不是很清楚。Bora作为 Aurora蛋
白激酶 A的结合蛋白 , 在果蝇和脊椎动物中功能高度保守，其主要通过结合 Aurora蛋白激酶 A从而调节
Aurora蛋白激酶 A的活性、促进 PLK1的磷酸化、调节纺锤体的组装以及调控细胞周期进程等。随着对
Bora研究的深入，人们对 Aurora A和 PLK1的激活机制以及 Bora、Aurora蛋白激酶 A、PLK1三者对细胞
的调控也有了进一步的认识。主要综述 Bora在细胞功能调控中的作用和研究机制。
关键词：Bora；PLK1；Aurora蛋白激酶 A；细胞周期；有丝分裂
中图分类号：Q253 文献标志码：A
Progress in the roles and regulatory mechanism of Bora during cell cycle
ZHAI Rui, HUO Li-Jun*
(College of Animal Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract: Aurora-A kinase and Polo-like kinase 1(PLK1) are important mitotic kinases required for spindle
assembly and cell cycle, however their own activation mechanism and the mechanism of action have remained
elusive. Bora, as the binding partner of Aurora A, is highly conserved in Drosophila and Vertebrate. Mainly by
binding to and activating Aurora kinase A, Bora could promote the phosphorylation of Polo like kinase 1 (PLK1),
regulate the spindle assembly and the progress of cell cycle during mitosis. With the further advance of Bora, it
provides a new insights into the activation mechanism of Aurora kinase A and PLK1 and interactions among PLK1,
Bora, and Aurora kinase A. Recent progress in the roles and mechanism of Bora will be summarized during mitotic
cell cycle.
Key words: Bora; PLK1; Aurora kinase A; cell cycle; mitosis
收稿日期：2011-10-08； 修回日期：2011-12-12
基金项目：2008教育部新世纪优秀人才支持计划项目
(NCET-08-0780)
*通信作者：E-mail: huolijun@yahoo.com.cn；Tel: 027-
87288376；Fax: 027-87281813
细胞周期指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂
结束到下一次有丝分裂完成所经历的过程，分为
G1期 (RNA和核糖体合成 )、S期 (DNA和组蛋白
合成 )、G2期 (微管蛋白和促成熟因子等合成 )和
M期 (有丝分裂期 )，这是细胞内相关基因有序表
达和调控的结果。其中，G1/S、G2/M以及有丝分
裂中期均存在细胞周期检验点。当 DNA损伤、
DNA复制异常、纺锤体组装异常等发生时均可激
活这些检验点，从而阻断细胞进程，启动细胞内修
复。在各个时期的转换过程中，蛋白质的翻译后修
饰 (如磷酸化 )和特异性降解起到重要的调节作用。
除了已公认的 cdc基因、细胞周期蛋白依赖激酶
(Cdks)及细胞周期蛋白 (cyclin)是有丝分裂重要的
调节因子外，近年来越来越多的研究表明，Aurora
蛋白激酶和 Polo样蛋白激酶 1 (PLK1)的磷酸化调
节在细胞有丝分裂过程中也起到关键性的作用 [1-2]。
Aurora家族是一种进化保守的丝 /苏氨酸蛋白
激酶，其家族成员包括 Aurora蛋白激酶 A、B、C。
翟　睿，等：Bora在细胞功能调控中的作用和机制研究进展第3期 293
Aurora蛋白激酶 A是 Aurora家族的重要成员，其
可通过定位在中心体和纺锤体上参与中心体成熟与
分离、纺锤体组装、染色体分离、有丝分裂进入等
过程 [3-4]，对细胞有丝分裂起到重要的调节作用。
最近研究发现，Aurora蛋白激酶 A在小鼠卵母细
胞中也参与调节纺锤体及染色体动态变化等重要过
程 [5]。2002年，Berdnik等 [6]在研究果蝇神经细胞
不均等分裂时，通过突变 Aurora蛋白激酶 A基因
发现与其突变体具有相同表型的非等位基因——
Aurora Borealis(Bora),从而确定 Bora即 Aurora蛋白
激酶 A的结合蛋白。它是一种在果蝇和脊椎动物中
均保守的蛋白，G2期表达水平逐渐升高直至进入
有丝分裂，这与 PLK1及 Aurora蛋白激酶 A的表
达模式相似 [3,7]。有丝分裂间期 Bora定位在细胞核，
有丝分裂开始后，有活性的 Cdk1使其进入细胞质，
与 Aurora 蛋白激酶 A结合，并使其激活，当敲除
Aurora 蛋白激酶 A或 Bora后，PLK1的定位及活
性均受到影响，从而使细胞周期发生变化 [7-8,11]，这
些研究为 PLK1激活机制的阐明提供了重要的依据。
当细胞中敲除或过表达 Bora基因后还可影响纺锤
体正常组装、Aurora蛋白激酶 A的定位 [7]、有丝分
裂进入 [9]等，从而调节着细胞周期的进行。PLK1
可反馈性地通过 E3泛素连接酶 SCF(Beta-TrCP)和
磷酸化 hCdc14A对 Bora和 Aurora蛋白激酶 A的
降解进行调节 [10,20]。在细胞质中，降解了的 Bora
释放与其结合的 Aurora蛋白激酶 A，使其聚集在纺
锤体上从而调节纺锤体的正常组装，这也解释了过
表达 Bora后纺锤体正常组装及 Aurora蛋白激酶 A
定位受到影响的原因。总之，Bora、Aurora蛋白激
酶 A以及 PLK1三种因子相互作用、相互影响，在
细胞功能及细胞周期调控中起到重要的作用。
1　Bora对Aurora蛋白激酶A活性的调节
作为 Aurora蛋白激酶 A的结合蛋白，Bora在
细胞中的表达模式与 Aurora蛋白激酶 A相似：G2
期表达水平较高，但进入有丝分裂以后其表达水平
逐渐下降 [8-10]。体外实验中，dBora及 hBora均可
提高 Aurora蛋白激酶 A的活性，并且经过蛋白磷
酸酶处理的无活性的 Aurora蛋白激酶 A可由 Bora
激活 [7]。敲除体细胞中 hBora可引起 Aurora蛋白激
酶 A及其结合蛋白 TPX2在纺锤体的聚集增多，纺
锤体异常，而过表达 hBora使 Aurora蛋白激酶 A
在纺锤体的定位发生错误，出现单极纺锤体 [9]。因
此，Bora可通过调节 Aurora蛋白激酶 A的活性和
定位从而对有丝分裂的进程产生一定影响。
2　Bora协助Aurora A调节G2/M期PLK1的活性
PLK1是一类广泛存在于真核细胞中的丝 /苏
氨酸蛋白激酶，由 N端的丝 /苏氨酸激酶区域和 C
端重复的 Polo盒区域 (PBD)构成，无活性的 PLK1
的 PBD区与激酶区作用从而抑制 PLK1的激酶活
性。当 PBD区的 Thr210位点被磷酸化后 [11]，解除
了 PBD对激酶区的抑制，从而使 PLK1获得激酶
活性 [13]。在增殖细胞中，PLK1的表达从 S期开始
积累，至 G2及M期表达水平较高。在有丝分裂的
前中期定位在中心体和纺锤体两极，调节中心体成
熟和纺锤体组装，有活性的 PLK1磷酸化 cdc25，
降低Wee1的水平 [14-15]，对有丝分裂的进入、维持
以及退出均起到重要的调节作用 [1,8,13]，但是 PLK1
的激活机制仍然不是很清楚。
2008年，通过对G2期HeLa细胞进行光谱分析，
确定 PLK1也是 Bora的结合蛋白之一，并且在 G2
期 PLK1- Bora复合物水平达到最高。利用 siRNA
技术干涉 Bora基因在细胞中的表达时，PLK1的磷
酸化水平显著下降。Aurora蛋白激酶 A可直接通过
识别 PLK1的保守位点 Thr210而使其磷酸化，敲
除 Aurora蛋白激酶 A后使有活性的 PLK1在中心
体上的聚集减少，推迟有丝分裂的进入 [8,11]。所以
人们认为在 G2/M期，作为 Aurora蛋白激酶 A的
结合蛋白 Bora可通过协助其激活 PLK1，从而促进
有丝分裂的进行 [8,11]。在研究 PLK1激活机制时，
研究人员发现在细胞内磷酸化的 Bora可以与 PLK1
的 PBD区作用形成复合物，此过程可进一步反馈
促进 Bora的磷酸化作用 [8-9]。
在体外实验中发现，Bora对 PLK1的磷酸化作
用并没有影响，Aurora蛋白激酶 A可以直接磷酸化
PLK1，在一定程度上提高 PLK1的活性。而只有
Aurora蛋白激酶 A和 Bora同时作用时才可以显著
地提高 PLK1的活性 [8-9,11]。也有研究认为，Bora在
体细胞中形成 Bora-Aurora蛋白激酶 A复合物，然
后磷酸化 PLK1的 Thr210位点使其激活，进而调
节细胞有丝分裂的过程 [11]。除了 PLK1-Bora、Bora-
Aurora蛋白激酶 A两种结合形式外，目前人们在细
胞中还可以检测到三者的复合物 PLK1- Bora-Aurora
蛋白激酶 A。总之，无论三种物质以哪种方式结合，
在 G2期 Bora均可促进 Aurora蛋白激酶 A对 PLK1
的磷酸化作用从而激活 PLK1。进入有丝分裂以后，
由于结合了 Bora蛋白限制了有活性的 PLK1与其
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他底物的结合，此时 Bora对 PLK1的活性起到抑
制的作用 [8,16](图 1)。
3　PLK1参与Bora及Aurora A的降解
已知 PLK1可以通过磷酸化 Wee1、Claspin、
Emi等因子的降解决定子，使底物与 E3泛素连接
酶 SCF(β-TrCP)结合进而引起其降解，调节细胞有
丝分裂进程 [15,17-18]。在人体细胞中，hBora的表达
水平在进入有丝分裂前期后逐渐下降，利用 siRNA
技术或小分子抑制剂抑制 PLK1水平后可引起
hBora大量积累，细胞中转染不同状态的 PLK1质
粒发现 Bora的降解需要有活性的 PLK1的参与 [9]。
并且 Bora的序列中含有潜在的 SCF-β-TrCP的结合
位点 DSGTNT降解决定子，实验表明 β-TrCP可以
与 hBora结合并调节细胞内 hBora 的水平，PLK1
可以直接磷酸化 Bora的降解决定子 [10]。因此在有
丝分裂期间，Bora与有活性的 PLK1结合后进一步
磷酸化 Bora的降解决定子，随后 SCF-β-TrCP识别
已经磷酸化的 Bora，与之结合并进行泛素化作用，
细胞质中的 Bora降解。由于 Bora的降解，与其相
互作用的 Aurora 蛋白激酶 A在细胞质得以释放，
定位在纺锤体上与其结合蛋白 TPX2结合调节中心
体的成熟及纺锤体的组装。这也可以解释过表达
Bora引起 Aurora蛋白激酶 A定位错误以及单极纺
锤体形成的原因 [9-10]。在 HeLa细胞中表达含有降
解决定子突变的 Bora质粒可延长有丝分裂中期，
减慢后期染色体的分离速率，推迟后期的开始，所
以 PLK1通过 β-TrCP降解 Bora的机制对 Aurora蛋
白激酶 A的定位及功能、正常有丝分裂进程均起着
重要的调节作用 [10]。
在有丝分裂进程中，PLK1不仅可以通过β-TrCP
调节 Claspin、Bora等细胞因子的降解 [9-10,19]，也可
以在有丝分裂后期通过激活细胞周期后期促进复
合体 (anaphase-promoting complex/cyclosome, APC/C)-
Cdh1而引起 Aurora 蛋白激酶 A的降解 [20]。进入有
丝分裂以后，APC/C与 Cdc20或 Cdh1作用形成
APC/C-Cdc20或 APC/C-Cdh1复合物，在细胞的不
同时期被激活后可调节多种细胞调节因子的降
解 [21-22]。研究表明，PLK1也可以磷酸化 APC/C而
使其激活，但 PLK1激活的是两种形式复合物之一
APC/C-Cdh1 [20,23]。Aurora 蛋白激酶 A的水平随着
有丝分裂退出而逐渐下降，而此时可检测到有活性
的 APC/C-Cdh1。但当敲除 PLK1基因或利用小分
子抑制剂抑制其活性均可发现，即使细胞已经退
出有丝分裂，Aurora 蛋白激酶 A的水平仍然很高，
Aurora蛋白激酶 A的降解受到不同程度的抑制。
进一步实验证明，PLK1是通过磷酸化 hCdc14A而
激活 APC/C-Cdh1发挥作用的。因此，有活性的
PLK1通过磷酸化 hCdc14A激活 APC/C-Cdh1进而
引起 Aurora蛋白激酶 A的降解 [20](图 2)。
4　Bora对有丝分裂细胞进程的调节作用
在增殖细胞中，PLK1、Bora、Aurora 蛋白激
酶 A三者相互作用影响着有丝分裂的进程。当用
siRNA技术或者小分子抑制剂抑制 Bora的表达时
可推迟 PLK1的磷酸化，导致 Aurora 蛋白激酶 A
及其结合蛋白 TPX2在纺锤体的聚集增多。在细胞
周期调节方面，敲除 Bora可推迟细胞有丝分裂的
进入，延长有丝分裂中期，推迟姐妹染色体的分离，
推迟后期的启始。类似地，敲除 Aurora A同样会推
在G2期，随着Bora、Aurora 蛋白激酶A 及PLK1蛋白表达水平逐渐升高，三种蛋白通过某种方式结合后激活PLK1蛋白。激活
的PLK1通过磷酸化Cdc25后引起PLK1-Cdc25-Cdk1正反馈调节，从而促进有丝分裂的开始。
图1 G2期Bora、Aurora A及PLK1的相互作用
翟　睿，等：Bora在细胞功能调控中的作用和机制研究进展第3期 295
迟有丝分裂的进入 [8-11]。Seki等 [10]通过对纺锤体检
验点蛋白 BubR1(监测姐妹动粒之间的张力 )蛋白
水平的检测发现，BubR1蛋白水平的升高说明姐妹
动粒之间的张力降低，随即纺锤体检验点被激活，
同时也反映出 Bora对微管聚集的重要调节作用。
通过对乙酰化的 α-tubulin(检测纺锤体的稳定 )水
平的检测发现，在中期纺锤体上乙酰化的 α-tubulin
水平提高了 50%，而表达一种不降解的 Bora质粒
时可降低乙酰化的 α-tubulin水平，延长中期的时间。
而在过表达 Bora的细胞中则出现单极纺锤体，微
管聚集减少，Aurora 蛋白激酶 A定位错误等现象，
因此 Bora-Aurora蛋白激酶 A对纺锤体正常组装
及稳定起到重要调节作用 [9]。此外，对果蝇的研
究也表明，Bora是细胞不均等分裂不可缺少的 [7]。
在线虫的研究中，Bora的同源物 SPAT-1调节着细
胞的两极分化，在早期胚胎中调节纺锤体的稳定及
DNA的分离，敲除 SPAT-1同样可推迟细胞进程 [24]。
总之，Bora-Aurora蛋白激酶 A通过激活 PLK1，无
论在果蝇、线虫还是脊椎动物中，三者的相互调节
与作用在有丝分裂的各个时期均起到重要的作用。
5　结语
Bora、Aurora蛋白激酶 A和 PLK1三者通过相
互作用和调控，在有丝分裂细胞周期调控中发挥着
重要作用。但目前为止，仍然有一些细节性问题有
待于进一步解决，如 PLK1、Bora、Aurora 蛋白激
酶 A三者不同的结合方式在不同时期是否具有不同
的作用，Bora是如何协助 Aurora 蛋白激酶 A激活
PLK1等。另外，在卵母细胞减数分裂过程中，PLK1
的活性受到 PKA磷酸化作用的调节，并且 PLK1
可与 MEK1/2共同调节微管体组装以及纺锤体组
装等，对减数分裂过程起到重要的调节作用 [24-26]，
而 Aurora蛋白激酶 A在多种动物的卵母细胞中均
有表达，影响减数分裂恢复、染色体分离、纺锤体
形成等 [4,27-29]。如果 Bora在卵母细胞中也有表达，
则很有可能也以类似于有丝分裂的调控方式，与
Aurora蛋白激酶 A和 PLK1协同作用，参与卵母细
胞减数分裂成熟等过程。
[参　考　文　献]
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图2 有丝分裂期Bora、Aurora A及PLK1的相互作用
生命科学 第24卷296
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