09开年中国科学家两篇Nature文章

　　

生物通报道：2008年生命科学领域中国科学家获得不少重要的研究成果，09年开年中国科学家两项研究成果又发表在了《Nature》杂志上。这两篇文章分别是：

北京大学分子医学研究所生物膜与膜生物工程国家重点实验室，爱荷华州大学Carver医学院的研究人员在之前研究的基础上，最新报道了钙信号调控细胞迁移运动的新发现和新观点。这一研究成果公布在12月31日《Nature》在线版上，同日, Nature Reviews Molecular Cell Biology and Cell Migration Gateway在其Research Highlight中以“Cell migration: Calcium flickers at the front”为题，对该论文进行了配图报道（Featured Article）。

领导这一研究的是北京大学分子医学研究所教授程和平博士，其早年毕业于北京大学应用数学与流体力学专业，后赴美国马里兰大学(Baltimore)医学院生理系研究生，获博士学位。研究心肌细胞兴奋收缩耦联的分子机制，首次发现并命名了细胞内钙释放的最基本单位“钙火花(Calcium Sparks)”，有关结果发表于1993、 1995年《Science》上。2006年程和平博士辞去了美国国家卫生研究院（NIH）资深研究员终身职位，到北京大学分子医学研究所主持“钙信号转导实验室”工作。

这一最新Nature论文第一作者是分子医学研究所博士毕业生魏朝亮，其他作者包括分子医学研究所王显花、陈敏、欧阳昆富以及美国爱荷华大学宋龙生。程和平和魏朝亮为共同责任作者。这一研究为科技部国家重点基础研究发展计划（973）和国家自然科学基金委资助课题，实验全部在北京大学分子医学研究所完成。

发育早期，所有细胞都具备迁移能力，进而形成复杂的器官、神经网络乃至生命个体；而成体细胞的迁移活动在机体免疫防卫、创伤修复及器官重塑等过程中发挥重要作用。许多重大疾病过程，如动脉粥样硬化、肿瘤细胞扩散等也与细胞迁移运动的异常密切相关。程和平研究组运用共聚焦显微成像技术，发现迁移成纤维细胞头部存在大量微小而短暂的钙信号事件，即“钙闪烁”现象，并证明钙闪烁起着掌控细胞运动的“方向舵”作用。实验条件下，钙闪烁被抑制的细胞可以维持直线运动，但完全丧失了定向和转弯的能力。

这一最新研究成果解决了困扰细胞迁移研究领域十多年的一个悖论：前人的研究表明，迁移细胞内钙信号呈“头部低、尾部高”的梯度，尾部高钙信号与尾部的回缩直接相关，而头部低钙信号如何调节更为复杂的细胞定向及转弯活动，却一直没有合理的解释。最新发现的集中于头部的“钙闪烁”事件为激活细胞定向运动的信号分子提供了动态的局部高钙信号。

该论文的另一个重要意义在于，提出了“钙闪烁引导细胞定向迁移”的新观点：在外界趋化因子梯度诱导下，钙闪烁发放呈现不对称特性，即趋化因子浓度高的一侧，钙闪烁更为活跃，驱动细胞转向此侧，从而精确地调控细胞的定向迁移。

此外，作者通过细致深入的研究进一步确定了钙闪烁产生的相关通道蛋白分子。以基因干扰技术沉默此通道蛋白，可以抑制钙闪烁的产生，进而抑制细胞迁移。这一发现为寻找干预细胞迁移的药理学和生物医学工程学手段提供了新的靶点和思路。

钙闪烁的发现也为“钙火花”家族增添了一名新成员。钙火花代表细胞内最小钙信号单位，由程和平等于1993年在心脏肌肉细胞中发现并命名。钙闪烁与钙火花的最大不同之处在于二者分别由不同的通道分子所产生。

中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，上海交通大学附属第六人民医院，同济大学等处的研究人员揭示了胰岛素耐受/II型糖尿病发生的新机制，并提示了潜在的药物治疗新方法。这一研究成果公布在1月4日的《Nature》在线版上。

领导这一研究的是现任同济大学校长的裴钢院士，裴钢院士主要从事细胞信号转导研究，是中国科学院院士、第三世界科学院院士，曾先后获得过求是科技基金会“杰出青年学者奖”、何梁何利科技进步奖、国家自然科学二等奖、上海市自然科学一等奖。在就任同济大学校长之前，裴钢担任中科院上海生命科学研究院院长，现为中国细胞生物学会理事长、亚太细胞生物学组织主席、中药全球化联盟副主席、“发育与生殖研究”重大科学研究计划专家组组长。文章其他作者包括：栾冰，赵简等。

糖尿病是一种常见的慢性非传染性疾病，由人体内胰岛素缺乏或耐受所致。糖尿病可分为Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病等，其中Ⅱ型糖尿病最为常见，约占总病患数的90%。Ⅰ型糖尿病患者体内只能产生少量或不能产生胰岛素；Ⅱ型糖尿病的特点是胰岛素耐受，即患者自身能够产生足量胰岛素，但机体细胞无法对它作出反应。糖尿病对人体健康有着巨大危害，可导致心血管疾病、血脂异常、失明、肾功能衰竭和截肢等严重的并发症。据报道，目前全球糖尿病患者已经超过2.5亿人，在20年内就可能增至3.8亿人。全球每10秒钟就有2人被诊断为新发糖尿病，1人死于糖尿病相关性疾病，每30秒就有1人因糖尿病而截肢。糖尿病已成为导致全球人口死亡的第四大疾病。我国糖尿病患者已超过2000万，每年新增病人近100万，预计中国糖尿病人数到2025年接近4000万，跃居世界第一。目前世界各国每年为治疗糖尿病需要花费至少1530亿美元，到2025年，这一数字可能翻一番。糖尿病造成的经济损失甚至可能大于 “世纪瘟疫”艾滋病。

据专家介绍，在正常情况下，胰岛素能够激活肌肉、肝脏、脂肪组织中的胰岛素信号通路，从而达到降低血糖的功能。但在II型糖尿病病人中，胰岛素的这一重要功能受损，外周组织（如肌肉，肝脏，脂肪组织等）对胰岛素敏感性下降，也即胰岛素耐受，从而直接导致II型糖尿病的发生。胰岛素耐受及II型糖尿病的发病分子机制至今尚不清楚，世界各大医药研发机构和制药公司一直以来都在寻求预防和治疗II型糖尿病的有效方案。由中国科学院院士裴钢领导的研究组经过长期研究，发现一种具有多重功能的信号蛋白β-arrestin 2能与胰岛素受体形成信号转导复合体，β-arrestin 2是这一信号复合体的结构核心，它将上游的胰岛素受体和下游的激酶信号分子偶联起来，从而促进了机体对胰岛素的敏感性， β-arrestin 2水平的降低或功能缺失，致使该信号复合体不能正常形成，直接导致了胰岛素耐受和II型糖尿病的发生。 裴钢院士领导的研究组及他们的合作者发现II型中，β-arrestin 2表达显著降低，而补充β-arrestin 2可以有效缓解糖尿病模型小鼠胰岛素耐受和II型糖尿病的症状。

该项研究不仅揭示了胰岛素耐受和II型糖尿病发生的新机制，并且为胰岛素耐受及II型糖尿病的治疗提供了可借鉴的新策略，提示β-arrestin 2蛋白及β-arrestin 2蛋白/胰岛素受体复合体有望成为研发胰岛素耐受相关的代谢性疾病治疗药物的新靶点。