Nature亮点研究:细胞凋亡与朊蛋白

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2010年03月01日 来源:生物通

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  2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为Nature China的网站(www.naturechina.com.cn)正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果,每周都会针对最新发表的论文,在此网站撰写摘要和评述。

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生物通报道:2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为Nature China的网站(www.naturechina.com.cn)正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果,每周都会针对最新发表的论文,在此网站撰写摘要和评述。本期的推荐研究文章包括:

细胞与分子生物学

Cell death: Retro recycling

Chen, D. et al. Retromer is required for apoptotic cell clearance by phagocytic receptor recycling. Science doi:10.1126/science.1184840 (2010).

程序性细胞死亡(细胞凋亡)对多细胞生物的个体发育,组织和器官(尤其是神经系统)的动态稳定起着极为重要的作用。此外,神经系统中受损伤的细胞也通过相似的机制而得以清除。细胞凋亡的失调会引发多种人类疾病如癌症、自身免疫疾病(持久性炎症和致命性狼疮等)、神经退行性疾病等。

细胞经内部自杀程序而凋亡后,必须快速而准确地被相邻细胞或专职的吞噬细胞所清除。之前的研究表明当凋亡细胞被清除时,位于吞噬细胞表面的吞噬受体CED-1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。

杨崇林研究组以秀丽线虫为模式,揭示了凋亡细胞清除过程中吞噬受体的调控机制。他们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,线虫体内凋亡细胞存在清除障碍。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。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。

该项研究首次发现了一种调控凋亡细胞吞噬受体CED-1的机制,并揭示了retromer复合体参与凋亡细胞清除这一新功能。该研究有助于加深对细胞凋亡调控机制的认识,并为通过调控细胞凋亡途径来治疗自身免疫疾病,神经退行性疾病以及抗肿瘤等提供新靶点,具有重要理论意义以及潜在应用价值。这一研究成果“Retromer Is Required for Apoptotic Cell Clearance by Phagocytic Receptor Recycling”已在线发表于2010年2月4日《科学》(Science)杂志上。该实验室博士研究生陈迪笛和肖辉为文章共同第一作者,杨崇林博士为通讯作者(中国科学院“百人计划”入选者)。该研究受到科技部科技部重大科学研究计划“发育与生殖研究”项目,国家自然科学基金项目,中国科学院知识工程创新方向性项目等资助。

神经科学

Molecular neuroscience: Probing the prion hypothesis

Wang, F., Wang, X., Yuan, C. G. & Ma, J. Generating a prion with bacterially expressed recombinant prion protein. Science doi:10.1126/science.1183748 (2010).

最近,华东师范大学生命科学学院蛋白质生物学实验室马继延教授带领的研究团队在著名学术期刊《科学》上,在线发表了题为《用细菌表达的重组朊蛋白制备朊病毒》的学术论文,在国际学术界引起了强烈反响。马继延教授是该文的通讯作者,美国俄亥俄州立大学的王飞、王新禾博士以及华东师大生科院袁崇刚教授参与完成了该项研究。这一研究首次将大肠杆菌中表达的重组朊蛋白转变成了具有传染性的朊病毒,具有重要学术价值。

自上世纪60年代以来,国际学术界对于疯牛病及其他传染性海绵状脑病中的传染物质一直争论不休。美国医学家普鲁森纳在1982年时提出的“朊病毒”假说,有了理论突破,但一直没有人能把大肠杆菌中表达的重组朊蛋白转变成具有传染性的朊病毒。

朊蛋白是机体内尤其是中枢神经系统内普遍存在的蛋白质,能引起人和动物的重要疾病。朊病毒的变异与“疯牛病”(即牛海绵状脑病)以及羊、鹿、猫、小鼠、仓鼠以及人的传染性海绵状脑病的发生密切相关。马继延教授的研究团队运用在大肠杆菌中表达的重组小鼠朊蛋白,使朊蛋白变构,运用生物化学方法证明变构后的朊蛋白具有朊病毒所特有的性质。他们将通过这一方式制备的朊病毒注射到正常小鼠体内,小鼠出现海绵状脑病行为学和病理学的典型变化,有力地证明了“朊病毒”假说。

朊蛋白所导致的传染性海绵状脑病,是一种致死性的快速传染的人畜共患病。这一研究成果具有重要应用价值,它将为研发一种快速而经济的动物传染性海绵状脑病检测手段创造条件,将为预防人传染性海绵状脑病的医源性传染和血液途径传播奠定基础,同时还有助于研究神经退行性疾病病因与病理发生过程,为研发新的预防和治疗手段打下基础。
 

 

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