5月 生化所接连发表三篇文章

　　

中介体复合物(Mediator Complex)的Med23亚基在Insulin诱导脂肪细胞分化过程中的重要作用

《细胞》子刊《发育细胞》(Developmental Cell)杂志于5月19日发表了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王纲研究组的一项最新研究成果，该工作发现了中介体复合物(Mediator Complex)的Med23亚基在Insulin诱导脂肪细胞分化过程中的重要作用。

脂肪细胞分化过程受到众多的信号通路和转录因子调节，其中一条十分重要的通路是Insulin信号通路，但Insulin通路的信号是如何传导至核内的转录网络还不十分清楚。在Insulin信号转导途径中，核内蛋白Krox20是已被发现的控制脂肪细胞分化过程的最早的转录因子，但Krox20如何被Insulin调控的具体机制也不清楚。

王纲研究组的博士生汪炜和助研黄璐博士(共同第一作者)通过一系列的分子与细胞生物学实验，证明了Mediator复合物的Med23亚基和它的相互作用蛋白Elk1都是影响脂肪细胞分化的重要调节因子。这项研究发现，无论是敲除Med23或者Elk1，都会明显抑制脂肪细胞分化过程；Med23通过控制Krox20的基因转录水平来调节脂肪细胞分化；在Med23缺失的细胞中过表达Krox20能够挽救因Med23缺失而引起的分化缺陷。他们还通过进一步的生物化学实验具体分析了Med23控制Krox20的分子机制。

该工作揭示了Med23-Elk1的相互作用是连接Insulin信号通路与核内基因转录网络的重要节点，为脂肪的生成提供了新的分子解释，为干预肥胖及相关疾病提供了一种新的可能性。

该项工作得到国家科技部、中国科学院和上海市科委的经费支持。



蛋白质Nudel和FAK通过Paxillin在细胞新生粘附位点中发挥作用的新机制

5月26日出版的《科学公共图书馆·生物学》(PLoS Biology)杂志报道了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朱学良研究组的最新研究发现：蛋白质Nudel和粘着斑激酶(FAK)通过与Paxillin发生竞争性结合，以相反的方式调节细胞的新生粘附位点(nascent adhesion)的强度。

细胞迁移在胚胎发生、免疫、创伤愈合等生理和炎症、癌细胞转移等病理过程中都有重要的作用。迁移可以看作是一个协调有序的细胞粘附和去粘附过程。细胞与胞外基质的粘附主要凭借整合素(Integrin)这个跨膜蛋白质家族介导的粘附来实现。整合素通过其胞内区域招募Paxillin和FAK等蛋白质分子组装成动态的细胞粘附结构并传递胞内外信号。体外培养的贴壁细胞在迁移时必须经历如下过程：(1) 其运动前沿向前伸展并建立新生粘附位点；(2) 随着运动前沿的继续前移，一些新生粘附位点因招募更多的整合素和胞内蛋白质分子而先后演变成与微丝骨架相连的粘着复合物(focal complex)和粘着斑(focal adhesion)。粘着斑总是成对出现，中间由粗壮的、具有收缩性的微丝束(张力丝)相连；(3) 细胞的尾部收缩，使整个胞体向前移动，而这个过程需要尾部的粘着斑通过张力丝的牵拉而解聚。然而，微小的新生粘附位点为何比巨大的粘着斑更能抵抗细胞的收缩力却不清楚。

朱学良研究员的两位博士生单永立和余礼厚发现Nudel能与Paxillin直接结合，且二者被富集在细胞前缘伸展活跃的区域并发生共定位，但Nudel在成熟的粘附结构中则不存在。人为加强Nudel与Paxillin的相互作用能够增强粘附结构的强度，而抑制Nudel表达则降低新生粘附位点的生成率，导致细胞边缘的坍缩。进一步研究发现，Nudel与Paxillin之间的相互作用可被FAK通过竞争性结合Paxillin而阻断。FAK发挥这种作用需要打开其闭锁的自抑制分子结构，而不依赖于其激酶活性。而且，在细胞内过度表达FAK的Paxillin结合区也会导致细胞边缘的坍缩。这些结果揭示了细胞迁移中的一种新的分子机制：Nudel在细胞运动前沿结合Paxillin，从而选择性地增强整合素介导的新生粘附位点的强度以利于前缘的伸展；而在粘着斑中FAK与Paxillin的结合使单位粘附结构的粘附强度下降，从而有利于细胞尾部的收缩。

该研究项目得到了科技部、基金委、上海市科委和中科院的资助。



钙紊乱下Smad3对乙酰胆碱酯酶转录活性的调控机制

5月26日出版的《细胞分子生命科学》(Cellular and Molecular Life Sciences,CMLS)杂志报道了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张学军研究组的最新研究发现：钙紊乱下Smad3对乙酰胆碱酯酶转录活性的调控机制。

乙酰胆碱酯酶（AChE）的经典功能是水解神经递质，终止胆碱能神经冲动的传递。AChE在凋亡过程中能够普遍被诱导表达，过表达AChE能够引起细胞凋亡，干预AChE的表达能够挽救细胞凋亡，抑制凋亡复合物的形成；越来越多的研究证明AChE是一种新的凋亡调控因子，这一发现也为AD疾病的研究开辟了新的思路。

该工作证明HeLa细胞凋亡过程中AChE 的诱导表达受细胞内钙离子的调控：在钙离子载体A23187和细胞肌质网Ca2+-ATP酶泵的抑制剂thapsigargin (TG)诱导下，AChE mRNA 稳定性和启动子活性增加；位于AChE启动子上-1270到-1248序列中的CCAAT元件能够响应钙信号。但是，该CCAAT 元件只能够部分应答于钙信号，说明AChE启动子上还存在其他的调控元件也参与了钙信号对AChE转录的调控。在该论文中，作者发现一个位于AChE 启动子-601到-571的序列(5’- TGCCAGACA -3’)，是潜在的Smad结合元件Smad binding element(SBE)。将该元件突变后，AChE启动子对A23187和TG的响应显著降低，分别下降36%和47%，说明该序列是另一个重要的钙信号响应元件；通过凝胶阻滞实验和染色体交联的免疫共沉淀方法确定了转录因子Smad2/3、Smad4复合物结合于SBE序列；同时发现结合于SBE临近序列的Smad cofactor对Smad－DNA复合物形成是必需的。Smad3能够正调控AChE的转录活性：过表达Smad3能够使AChE的启动子活性显著激活，这种激活呈现Smad3剂量依赖且能够被过表达Smad2所抑制；显性失活型Smad3能够显著抑制AChE的基础转录活性。作者发现在A23187 和TG诱导凋亡后Smad3的亚细胞定位发生改变：Smad3 入核增加，且钙离子螯合剂BAPTA–AM能够抑制这种现象，说明凋亡情况下Smad3的核转移受到钙信号的调控；将Smad3 的核定位序列突变后，A23187和TG 诱导的AChE转录激活受到了显著的抑制，说明Smad3的核定位能够影响AChE转录活性的诱导升高。

总之，该论文首次确定了AChE启动子上一个新的钙信号响应元件5’- TGCCAGACA -3’（ -601到-571）及其结合的转录因子Smad3；进而研究了Smad3 在钙信号下调控AChE转录激活的分子机制；证明了在A23187 和TG 诱导的HeLa细胞凋亡过程中，钙信号通过促进Smad3的核聚集来调控AChE的转录激活。

该研究对于细胞凋亡相关的疾病，例如退行性变疾病以及肿瘤的研究提供新的线索和思路。

该项工作得到国家科技部、中国科学院和上海市科委的经费支持。