复旦大学首席科学家Nature子刊揭示重要信号调控机制

【字体: 时间:2014年09月02日 来源:生物通

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  来自复旦大学生命科学学院、范德堡大学等机构的研究人员在新研究中证实,前列腺素信号通过调节细胞纤毛内转运蛋白(Intraflagellar transport,IFT)调控了纤毛发生。这一研究发现发表在8月31日的《自然细胞生物学》(Nature Cell Biology)杂志上。

  

生物通报道  来自复旦大学生命科学学院、范德堡大学等机构的研究人员在新研究中证实,前列腺素信号通过调节细胞纤毛内转运蛋白(Intraflagellar transport,IFT)调控了纤毛发生。这一研究发现发表在8月31日的《自然细胞生物学》(Nature Cell Biology)杂志上。

论文的通讯作者是复旦大学重大科学研究计划首席科学家钟涛(Tao P. Zhong)教授。其长期从事模式生物发育和遗传学研究,致力于心血管发育和器官发生的信号通路和生物学机制的研究。迄今,钟涛教授在Cell、Nature、Science、Nature Genetics等国际学术刊物发表了SCI论文33篇,总的影响因子逾280,被引用1300余次,单篇他引高达354次。

纤毛是一种以细胞微管为主形成的突出于细胞表面的结构,分布于哺乳动物体内的大多数细胞(延伸阅读:Cell》:不对称的遗传 )。近年来研究发现,很多人类疾病都与纤毛结构、长度的失调相关,所以有关的纤毛的研究是目前研究的热点领域。越来越多的证据表明,纤毛除了提供流体推动力参与细胞的运动功能之外,还具有信号转导的功能,在细胞生命活动的各个方面发挥着多种关键作用。它参与调控细胞生理活动、增殖与分化以及动物个体发育。因此,深入地探索纤毛的生成及调控机理对基础生物学理论的发展和人类纤毛相关疾病的攻克有重要意义。

近年来的研究发现,装配和维护纤毛都需要重要的转运蛋白——细胞纤毛内转运蛋白IFT。IFT具有正向转运和逆向转运功能,如果IFT蛋白发生缺陷,将会导致产生许多与纤毛相关的疾病。在这篇新文章中研究人员报告称发现,前列腺素信号通过调控IFT蛋白影响了纤毛形成。

他们发现斑马鱼leakytail (lkt)突变体显示纤毛发生缺陷,lkt基因编码了一种ATP结合盒转运蛋白(ABCC4)。研究人员证实Lkt/ABCC4定位到细胞膜上,负责输出前列腺素E2(PGE2), Lkt/ABCC4T804M突变则可破坏这一功能。PGE2合成酶环氧合酶-1 (cyclooxygenase-1)和它的受体EP4定位在纤毛上,激活了环一磷酸腺苷(Cyclic-AMP,cAMP)介导的信号级联反应,这是纤毛形成和伸长的必要条件。

重要的是,在哺乳动物细胞中PGE2信号提高了IFT的顺行而非逆行的速度,促进了纤毛发生。根据这些研究结果研究人员提出,Lkt/ABCC4介导的PGE2信号通过纤毛G蛋白偶联受体EP4来发挥作用,上调了cAMP合成,增加了顺行IFT,由此促进了纤毛的发生。

(生物通:何嫱)

作者简介:

钟涛教授

男,复旦大学特聘教授、博士生导师。“国家杰出青年科学基金” (B)获得者。1987 年获原上海医科大学药物化学专业理学学士学位;1995 年获美国纽约州立大学石溪分校和美国冷泉港研究所联合遗传学博士学位;1996-2002 年,于美国麻省理工学院 Whitehead 研究所和哈佛医学院心血管研究中心进行博士后研究;2003-2010 年,任美国 Vanderbilt大学医学院医学系、药理系和细胞发育生物系助理教授(tenure-track),兼任复旦大学特聘讲座教授;2010 年底全职受聘于复旦大学生命科学学院;2011 年入选上海市“浦江人才计划”。担任多个国际学术杂志的评审专家,包括Current Biology; Development; Developmental Biology; Circulation; Genetics和Chemistry & Biology。作为首席科学家承担2012年度重大科学研究计划发育与生殖研究领域“心肌细胞分化增殖与心脏发育的调控机制”项目。

钟涛教授长期从事模式生物发育和遗传学研究,致力于心血管发育和器官发生的信号通路和生物学机制的研究。迄今,钟涛教授在Cell、Nature、Science、Nature Genetics、Nature Biotechnology、Development、Developmental Biology、PNAS和Chemistry & Biology等国际学术刊物发表了SCI论文33篇,总的影响因子逾280,被引用1300余次,单篇他引高达354次。在美国工作期间,钟涛教授的实验室得到美国NIH和美国心脏协会连续性的长期资助,共主持研究课题11项,总经费达500万美元。

生物通推荐原文摘要:

Prostaglandin signalling regulates ciliogenesis by modulating intraflagellar transport

Cilia are microtubule-based organelles that mediate signal transduction in a variety of tissues. Despite their importance, the signalling cascades that regulate cilium formation remain incompletely understood. Here we report that prostaglandin signalling affects ciliogenesis by regulating anterograde intraflagellar transport (IFT). Zebrafish leakytail (lkt) mutants show ciliogenesis defects, and the lkt locus encodes an ATP-binding cassette transporter (ABCC4). We show that Lkt/ABCC4 localizes to the cell membrane and exports prostaglandin E2 (PGE2)……

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