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继Cell文章后 研究员再发Science解析细胞机制
中国科学院生物物理所的苗龙博士实验室主要研究方向是利用细胞生物学、生物物理学、生物化学、遗传学等方法,研究细胞运动的调控机理及在精子发生过程中的信号转导。近期在这一方面,其研究组与其它研究组合作获得了重要的成果。



首先研究人员报道了在线虫自体吞噬(autophagy)过程中,体细胞中P颗粒组分的特异性识别和降解是由SEPA-1介导的。这表明自体吞噬在蛋白降解中的相关机制,强调了选择性自体吞噬作用在动物发育过程中的生理意义。



自体吞噬在进化过程中是一个保守的胞内异化系统,可以大批量的降解胞内蛋白,但是有关自体吞噬系统中选择蛋白的机制却一直鲜为人知。张宏实验室研究人员以线虫为模型,证明在线虫的胚胎时期,未分化的体细胞中含有的来自母体的P颗粒(P  granule)的部分蛋白是由自体吞噬作用清除掉的,在自体吞噬相关基因突变的线虫体细胞内,P颗粒会聚集形成PGL颗粒团(PGL  granules),随后又进一步证明这种P颗粒团的降解是由SEPA-1介导完成的,SEPA-1一方面直接与P颗粒组分PGL-3结合,另一方面还直接结合自体吞噬相关蛋白LGG-1/Atg-8,因此,SEPA-1在蛋白识别与降解过程中起桥梁作用。



这一研究表明自体吞噬在蛋白降解中的相关机制,强调了选择性自体吞噬作用在动物发育过程中的生理意义。同期《Cell》杂志专门为该文发表了一篇题为“Autophagy  SEPArates  Germline  and  Somatic  Cells”的评述文章。



另外一篇文章中,研究人员发现吞噬受体从吞噬小体上的释放需要一个在细胞内部负责蛋白质逆向运输的复合体---retromer的参与。当retromer复合体的各个亚基发生突变后,线虫体内凋亡细胞的数量显著增加,这揭示了凋亡细胞清除过程中吞噬受体的调控机制。



程序性细胞死亡对多细胞生物的个体发育、组织和器官的动态稳定起着极为重要的作用。当凋亡细胞被清除时,位于吞噬细胞表面的吞噬受体首先识别凋亡细胞。而后吞噬受体与含凋亡细胞的吞噬小体一并被内吞而进入吞噬细胞内部。随即吞噬受体需要从吞噬小体上释放,使吞噬小体得以继续其成熟过程并最终被降解。然而吞噬受体如何从吞噬小体上释放以及其后的命运如何,却不得而知。



研究人员发现吞噬受体从吞噬小体上的释放需要一个在细胞内部负责蛋白质逆向运输的复合体---retromer的参与。当retromer复合体的各个亚基发生突变后,线虫体内凋亡细胞的数量显著增加。通过四维显微追踪及透射电镜分析,他们发现在retromer突变体中增多的凋亡细胞缘于凋亡细胞的清除障碍。进一步研究发现,retromer复合体主要通过吞噬受体CED-1来发挥作用。当凋亡细胞被吞噬时,吞噬细胞膜上的吞噬受体CED-1随着凋亡细胞一起内陷进入到吞噬小体上。而后retromer复合体可能通过与CED-1的蛋白质直接相互作用,使CED-1从吞噬小体上释放并重新回到吞噬细胞的细胞膜上,从而使该受体得以循环利用。当retromer发生功能缺失性突变时,CED-1将与吞噬小体一起被运送到溶酶体而被降解,造成吞噬细胞上的受体缺乏并引起凋亡细胞的清除障碍。



这是首次发现了凋亡细胞吞噬受体的一种调控机制,并揭示了retromer复合体参与凋亡细胞清除这一新功能。



(生物通:万纹)

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