核仁的主要功能是负责核糖体RNA（rRNA）合成、加工成熟,以及核糖体大小亚基生成和组装。Bms1蛋白是核糖体小亚基组装复合体中的重要组成,它作为一个GTP酶,与Rc11蛋白形成复合体参与rRNA前体A2位点的剪切。之前的研究发现在斑马鱼bms1l突变体中存在肝脏发育缺陷,在人类中也报道了由于BMS1蛋白变异而导致的先天皮肤发育不全,这些组织器官的异常发育都是由于细胞周期受阻导致的。然而目前对于Bms1的研究大多关注于其参与核糖体小亚基生成的功能,对Bms1如何调控细胞周期的了解十分有限。完整的细胞周期受到细胞周期检查点的调控,包括G1到S期,S到G2期,G2到M期,中期到后期四个检查点。这些检查点受到复杂而精密的调控,从而保证细胞增殖有序而高效的进行。rDNA基因在基因组上有上百个串联重复的位点,RNA聚合酶Ⅰ负责rRNA前体的转录,即使在S期rRNA也大量转录,这会导致转录与复制在rDNA位点的时空冲突。位于rDNA转录末尾的复制叉阻滞点（replication fork barrier,简称RFB）可以避免该冲突。酵母中的Fob1蛋白,人类和小鼠中的TTF1蛋白均能与RFB区域的DNA结合,在协调rDNA转录与复制冲突过程中扮演重要角色。由此我们推测TTF1蛋白与RFB区域的结合和解离可能参与了细胞周期的调控,然而目前没有任何有关TTF1蛋白是如何从RFB位点解离的报道。本论文综合运用了分子生物学、遗传学、发育生物学、细胞生物学和生物信息学手段,以斑马鱼和人类细胞系为模型探究核仁蛋白Bms1,特别是其与Ttf1在rDNA区域的互作在调控细胞周期进程中的新功能。本论文研究发现在斑马鱼5号染色体上存在两个ttf1同源基因,我们将其命名为ttf1a和ttf1b。染色体免疫共沉淀技术分析发现斑马鱼Ttf1能与rDNA基因的3’-末尾4个串联重复区域结合,由此确定了斑马鱼rDNA区域的RFB位点。通过体外结合实验我们发现,Ttf1a蛋白与rDNA区域的RFB位点依赖于GTP。进一步的研究发现内源Ttf1的蛋白水平在GTP酶活缺陷突变体bms1lsq163和CRISPR-Cas9技术获得的bms1l=jul突变体核仁中大量累积,且富集在突变体rDNA区域的RFB位点。通过一系列细胞系及内源免疫共沉淀实验发现,Bms11蛋白能同时与Ttf1a和Ttf1b互作,且GTP酶活缺陷的Bms11sq163突变蛋白也能与Ttf1蛋白互作。体外生化试验发现野生型Bms1蛋白能解离Ttf1与RFB位点的结合,而GTP酶活缺陷的Bms11sq163突变蛋白（酶活丧失50%左右）的解离能力几乎丧失,由此可以解释为何在bms1lsq163突变体中Ttf1在核仁中异常累积。Ttf1在核仁中的异常累积导致rDNA区域的复制压力,该压力诱导整个基因组DNA的过度复制,由此导致细胞内DNA含量异常,并进而激活DNA损伤响应,最终导致bms1lsq163突变体中细胞周期被阻滞在S期,并表现为肝脏等内胚层器官发育受阻。在人类细胞系中敲减BMS1也导致与斑马鱼bms1l突变体类似的S期受阻表型,提示了 Bms1的功能在不同物种中的保守性。基于已有实验结果,我们提出了细胞周期S期检查点的假设:在正常S期情况下,Ttf1与RFB位点结合终止rRNA转录,随后Bms1与Ttf1互作并利用Bms1的GTPase酶活将Ttf1从RFB位点解离,DNA复制叉顺利通过RFB位点。在Bms1功能丧失或减弱的情况下,Ttf1滞留在RFB位点阻止了复制叉的前进,由此导致的复制压力诱导了基因组的过度复制,进而激活DNA损伤响应,最终导致细胞周期被阻滞在S期。本研究成果揭示了核仁蛋白在调控细胞增殖过程中的新功能,加深了对核仁因子调控内胚层器官发育分子机理的认识,且有可能为人类疾病的诊治提供理论依据。