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nature研究突破

生活 更新时间:2024-10-14 08:26:21

nature研究突破(Nature揭示自噬調控新機制)1

來自首爾國立大學、江原大學等機構的韓國研究人員在新研究中揭示出,AMPK–SKP2–CARM1信号級聯反應轉錄後調控了細胞自噬。這一重要的研究發現發布在6月15日的《自然》(Nature)雜志上。

細胞自噬是一種進化上高度保守,由自噬相關基因介導的,待降解底物被一層雙層膜結構包裹形成自噬體并運輸到溶酶體發生膜融合,由溶酶體中的一系列水解酶消化細胞自身蛋白質或細胞器以支持細胞本身代謝和某些細胞器更新的過程。自噬與多種生命活動息息相關,其功能的紊亂往往會導緻腫瘤發生、神經退行性疾病、微生物感染等疾病。盡管近年來研究人員已對細胞質中的自噬元件進行了透徹的研究,對于自噬的轉錄和表觀遺傳調控分子機制卻知之甚少。

真核生物蛋白質功能的多樣性是通過轉錄後共價修飾實現的。蛋白質的轉錄後共價修飾可以調控蛋白質的穩定性、細胞内定位、生物學活性等。蛋白質精氨酸甲基化修飾在真核生物體内具有非常重要的作用。這一不可逆的蛋白質修飾,是由精氨酸甲基轉移酶(PRMTs)催化完成的,PRMTs将S-腺苷-甲硫氨酸(SAM或AdoMeT)的甲基轉移至蛋白質精氨酸胍基氮原子上,從而催化蛋白質分子中精氨酸基團甲基化。

精氨酸甲基轉移酶根據其理化性質的不同,共分為I、II、III和IV四種類型。PRMT4即CARM1屬于I型PRMTs。除了有催化精氨酸甲基化的能力,CARM1還具有特異的組蛋白精氨酸甲基轉移酶活性。研究表明,CARM1修飾能引起基因轉錄的激活。近年來,CARM1漸漸成為了研究人員關注的焦點。

在這篇Nature文章中,首爾國立大學的Sung Hee Baek與同事們一起确定了CARM1是哺乳動物中一個至關重要的自噬元件。他們發現在營養豐富的情況下,在細胞核(而非細胞質)中包含SKP2的SCF (SKP1-cullin1-F-box蛋白)E3泛素連接酶調控了CARM1的穩定。此外,他們證實營養饑餓可導緻細胞核中AMPK依賴性的FOXO3a磷酸化,轉而在轉錄水平上抑制SKP2。這種抑制導緻了CARM1蛋白水平增高,及随後組蛋白H3 Arg17二甲基化作用增加。全基因組分析揭示CARM1通過轉錄因子EB (TFEB)對一些自噬相關基因和溶酶體基因發揮了轉錄共激活因子功能。

這些研究結果證實,CARM1依賴性的組蛋白精氨酸甲基化是自噬中一個至關重要的細胞核事件,并确定了AMPK–SKP2–CARM1新信号軸在營養饑餓後調控了自噬誘導。

自噬是一個在進化上(從酵母到人類)非常保守的生物降解程序,可以幫助細胞在多種生理條件下維持内穩态。中科院生物物理研究所的範祖森研究員領導團隊未成熟NK細胞(iNK)會出現很強的自噬,這種自噬是NK細胞發育必不可少的。自噬缺陷會引起線粒體受損和活性氧(ROS)累積,進而導緻NK細胞的凋亡。研究指出,自噬通過去除受損線粒體和細胞内ROS,在發育過程中為NK細胞提供保護。。這一成果發表在2016年3月的Nature Communications雜志上(範祖森Nature子刊發表自噬研究新成果 )。

神經幹細胞是神經系統中的一類具有自我更新能力,能夠分化産生神經組織中不同細胞類型的細胞。神經幹細胞自我更新及分化對于胚胎神經發生至關重要。研究證實神經發生與細胞的自噬有關聯,但直到現在尚不清楚自噬調控神經發生的機制。來自北京大學醫學部的研究人員證實,EVA1A/TMEM166通過自噬調控了胚胎神經發生。這一重要的研究發現發布在2016年2月18日的《Stem Cell Reports》雜志上(北京大學Cell子刊發布自噬研究新發現 )。

骨骼生長依賴于生物合成和分解代謝過程。盡管當前已明确确立了前者的作用,卻尚不清楚後者促成促生長信号通路的機制。來自意大利的研究人員在新研究中證實,FGF信号通過自噬調控了骨骼生長。這一重要的研究發現發布在2015年11月23日的Nature雜志上(Nature揭示自噬新功能 )。

(生物通:何嫱)

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