张学敏院士连发Cell,Nature子刊文章 发现重要生理机制

【字体: 时间:2019年03月13日 来源:生物通

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  军事科学院军事医学研究院张学敏院士与潘欣研究员研究组指出一种细胞周期依赖性线粒体Ca2+转运可以连接能量感知有丝分裂期间线粒体的活性,这种生理信号在有丝分裂过程中扮演了重要的角色。

  

生物通报道:细胞根据各种生物过程的需要可以改变生物能量,这对于正常生理学来说非常重要。但是关于高能量要求的细胞过程,如细胞分裂中的能量传感和生产,科学家们知之甚少。

来自军事科学院军事医学研究院张学敏院士与潘欣研究员研究组发表了题为“AMPK-mediated activation of MCU stimulates mitochondrial Ca2+ entry to promote mitotic progression”的文章,发现了其中的奥秘,指出一种细胞周期依赖性线粒体Ca2+转运可以连接能量感知有丝分裂期间线粒体的活性,这种生理信号在有丝分裂过程中扮演了重要的角色。

这一研究成果公布在3月11日的Nature Cell Biology杂志上。

线粒体Ca2+转运对于调节ATP产生,细胞内钙信号转导,调节能量代谢,产生活性氧物质和调节细胞死亡至关重要,在线粒体生理学和病理生理学中扮演着重要角色。线粒体钙单向转运蛋白——MCU(mitochondrial Ca2+ uniporter)是一种高选择性钙离子通道,位于线粒体内膜,是钙离子进入线粒体基质中的主要介质。

在这项研究中,研究人员发现MCU在有丝分裂期间介导了快速的线粒体Ca2+转运。早期有丝分裂过程中,细胞ATP水平下降,线粒体Ca2+转运促进线粒体呼吸,恢复能量稳态。这是通过有丝分裂特异性MCU磷酸化和能量传感器AMP激活蛋白激酶(AMPK)的线粒体易位激活来实现的。

这一研究结果证实了AMPK和MCU依赖性线粒体Ca2+信号在有丝分裂中的关键作用,并揭示线粒体代谢适应急性细胞能量应激的机制。

同时,张学敏院士带领李涛博士等人,成功发现细胞“门神”——环鸟腺苷酸合成酶(cGAS)抵抗病毒感染关键调控机理。

这一研究成果公布在Cell杂志上。

研究团队发现乙酰化修饰是控制cGAS活性的关键分子事件,并揭示了其背后的调控规律。在药物设计专家何新华博士的具体参与下,研究人员综合利用生物质谱及色谱分析等技术,并通过特异位点乙酰化抗体等进行生物化学验证,最终发现乙酰水杨酸(阿司匹林)可以强制cGAS发生乙酰化并抑制cGAS的活性。随后,研究人员利用实验动物和AGS病人的细胞进一步验证了他们的发现。

原文标题:

AMPK-mediated activation of MCU stimulates mitochondrial Ca2+ entry to promote mitotic progression


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