RanBP1は有糸分裂RCC1の動態制御を介して哺乳類細胞のRan経路を制御する

RanBP1 controls the Ran pathway in mammalian cells through regulation of mitotic RCC1 dynamics.

• Ka Chun Yau
• Alexei Arnaoutov
• Vasilisa Aksenova
• Ross Kaufhold
• Shane Chen
• Mary Dasso

抄録

Ran GTPaseは、間期の核細胞質輸送や有糸分裂の紡錘体組立など、複数の細胞過程で重要な役割を果たしています。哺乳類細胞の有糸分裂時には、GTP結合Ran（Ran-GTP）は有糸分裂クロマチンの近くに集中し、一方、GDP結合Ran（Ran-GDP）は染色体の遠位に多く存在する。このパターンは、Ran-GTPが局所的にHURP（Hepatoma Up-Regulated Protein）などの紡錘体組立因子（SAF）を染色体近傍の阻害性相互作用から放出することで紡錘体形成を制御していることを示している。クロマチン凝縮調節因子RCC1（Regulator of Chromatin Condensation 1）はRanのクロマチン結合交換因子であり、RanBP1は保存されたRan-GTP結合タンパク質であり、胚系ではRCC1の分裂調節因子として関与していることが知られている。本研究では、RanBP1がヒト体性組織培養細胞において有糸分裂期のRCC1の動態を制御していることを明らかにした。さらに、RanBP1 が分解された後、メタフェース細胞で HURP が再局在化していることを確認し、RCC1 の動態が変化することで SAF の活動が機能的に調節されていることを示した。以上の結果から、ヒト体細胞におけるRanBP1の有糸分裂における重要な役割が明らかになり、有糸分裂時のRan-GTP産生の空間分布と大きさを制御し、それによってRanに依存した有糸分裂イベントの正確な実行を可能にしていることが明らかになった。

The Ran GTPase plays critical roles in multiple cellular processes including interphase nucleocytoplasmic transport and mitotic spindle assembly. During mitosis in mammalian cells, GTP-bound Ran (Ran-GTP) is concentrated near mitotic chromatin while GDP-bound Ran (Ran-GDP) is more abundant distal to chromosomes. This pattern spatially controls spindle formation because Ran-GTP locally releases spindle assembly factors (SAFs), such as Hepatoma Up-Regulated Protein (HURP), from inhibitory interactions near chromosomes. Regulator of Chromatin Condensation 1 (RCC1) is Ran's chromatin-bound exchange factor, and RanBP1 is a conserved Ran-GTP-binding protein that has been implicated as a mitotic regulator of RCC1 in embryonic systems. Here, we show that RanBP1 controls mitotic RCC1 dynamics in human somatic tissue culture cells. In addition, we observed the re-localization of HURP in metaphase cells after RanBP1 degradation, consistent with the idea that altered RCC1 dynamics functionally modulate SAF activities. Together, our findings reveal an important mitotic role for RanBP1 in human somatic cells, controlling the spatial distribution and magnitude of mitotic Ran-GTP production and thereby ensuring the accurate execution of Ran-dependent mitotic events.

ABBREVIATIONS:

AID:Auxin-induced degron; FLIP:Fluorescence loss in photobleaching; FRAP:Fluorescence loss in photobleaching; AID:Auxin-induced degron; FLIP:Fluorescence loss in photobleaching; FRAP:Fluorescence loss in photobleaching; AID:Fluorescence loss in photobleaching; AID:Auxin-induced degron; FLIP:Fluorescence loss in photobleaching; FRAP:Fluorescence loss in photobleaching; AID:Auxin-induced degron; AID:Auxin-induced degron; FLIP:Fluorescence loss in photobleaching; FRAP:Fluorescence loss in photobleaching; AID:Auxin-induced degronAuxin-induced degron; FLIP: Fluorescence loss in photobleaching; FRAP.光線溶出後の蛍光回復；GDP：グアニシン二リン酸；GTP：グアニシン三リン酸；HURP：ヘパトーマアップレギュレートタンパク質；NE：核エンベロープ；NEBD：Nuclear Envelope Breakdown；RanBP1：Ran-binding protein 1；RanGAP1：Ran GTPase-Activating Protein 1；RCC1：Chromatin Condensation 1の調節因子；RRR複合体。RCC1/Ran/RanBP1ヘテロ三量体複合体；SAF：Spindle Assembly Factor；TIR1：Transport Inhibitor Response 1 protein；XEE：Xenopus egg extract。

ABBREVIATIONS: AID: Auxin-induced degron; FLIP: Fluorescence loss in photobleaching; FRAP: Fluorescence recovery after photobleaching; GDP: guanosine diphosphate; GTP: guanosine triphosphate; HURP: Hepatoma Up-Regulated Protein; NE: nuclear envelope; NEBD: Nuclear Envelope Breakdown; RanBP1: Ran-binding protein 1; RanGAP1: Ran GTPase-Activating Protein 1; RCC1: Regulator of Chromatin Condensation 1; RRR complex: RCC1/Ran/RanBP1 heterotrimeric complex; SAF: Spindle Assembly Factor; TIR1: Transport Inhibitor Response 1 protein; XEE: Xenopus egg extract.