蒲慕明研究组最新Neuron文章

　　

生物通报道：来自加州大学伯克利分校Helen Wills神经科学研究所等处的研究人员发现了蛋白泛素化途径中的一种关键酶调控的新机制，有助于解释细胞功能蛋白选择性降解。这一研究成果公布在Neuron杂志上。

领导这一研究的是著名的神经生物学家蒲慕明教授，其现任中科院神经科学研究所所长，主要研究的方向包括神经环路的可塑性，从神经可塑性到大脑的发育。

泛素连接酶是蛋白泛素化途径中的第三个酶（Ubiquitin E3 ligases），这种酶是一种能够将泛素分子连接到目的蛋白的某个赖氨酸上的酶，这种酶可以将目的蛋白质多泛素化，即加上多个泛素分子，形成多泛素链，具有重要的意义，参与了调控肿瘤发生等方面功能。但是这种酶本身是否被修饰，如果被修饰了，又是如何进行修饰的，对此科学家们并不清楚。

在这篇文章中，研究人员发现经PKA依赖性磷酸化修饰的Smad泛素化调节因子1（Smad ubiquitination regulatory factor 1，Smurfl）能启动泛素连接酶在两种蛋白（轴突发育过程中完全不同的功能）中的选择活性，这对于解释局部细胞功能中蛋白选择性降解具有重要的意义。

蒲慕明研究组获得了许多重要的成果，他们曾发现了cAMP和cGM之间的局部，长时程对应调控作用，这两种信号通路相互拮抗，相互制约，共同调节着细胞的正常生理功能。这一研究成果公布在Science杂志上。

之前的研究表明cAMP和cGMP能介导一些体外因素引起的拮抗细胞行为，比如离子通道，细胞容量调控，以及轴突引导。在这篇文章中，研究人员发现存在于海马培养神经细胞中未分化的轴索中的局部cAMP和cGMP，能分别促进和抑制轴突的形成，而且在树突形成过程中，这两者也是起到相反的作用。

研究人员进一步利用FRET技术发现cAMP表达量的改变，能通过激活一些特异性磷酸二酯酶（phosphodiesterase）和蛋白激酶的活性，导致cGMP相反的变化，这些研究成果说明，cAMP和cGM的局部，长时程对应调控能合作确保一个轴突和多个树突之间的协同生长。

研究组还在Cell杂志上文章解析了神经元蛋白极性分布机制的研究成果。研究人员发现在接近胞体的轴突起始段（AIS）存在一个由肌动蛋白和Ankyrin G构成的分子筛，像滤网一样限制了大分子蛋白在轴突和胞体之间的扩散，但允许某些依赖特定马达蛋白转运的膜蛋白通过。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Phosphorylation of E3 Ligase Smurf1 Switches Its Substrate Preference in Support of Axon Development

Ubiquitin E3 ligases serve for ubiquitination of specific substrates, and its ligase efficacy is regulated by interacting proteins or substrate modifications. Whether and how the ligases themselves are modified by cellular signaling is unclear. Here we report that protein kinase A (PKA)-dependent phosphorylation of Smad Ubiquitin Regulatory Factor 1 (Smurf1) can switch its substrate preference between two proteins of opposing actions on axon development. Extracellular factors that promote axon formation elevated Smurf1 phosphorylation at a PKA site Thr306, and preventing this phosphorylation reduced axon formation in cultured hippocampal neurons and impaired polarization of cortical neurons in vivo. Thr306-phosphorylation changed the relative affinities of Smurf1 for its substrates, leading to reduced degradation of polarity protein Par6 and increased degradation of growth-inhibiting RhoA. Thus, PKA-dependent phosphorylation of the E3 ligase could switch its substrate preference, contributing to selective protein degradation required for localized cellular function.

作者简介：

蒲慕明简历


1970年毕业于台湾清华大学物理系；

1974年在美国Johns Hopkins大学生物物理系获博士学位；

1974年至1976年先后在美国Woods Hole海洋生物研究所、美国Purdue大学生命科学系做博士后研究；

1976年9月至1985年3月在美国加州大学Irvine分校生物物理系任助理教授、副教授、教授；

1985年4月至1988年8月在美国耶鲁大学医学院分子神经生物学系任教授；

1988年7月至1995年12月在美国哥伦比亚大学生命科学系任教授；

1995年11月在美国加州大学圣地亚哥分校Stephen W. Kuffler任讲座教授。

1999年11月27日起任中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所所长。

2000年9月起任美国加州大学Berkeley分校分子与细胞生物学系1933级讲座教授、神经生物学部主任。


蒲慕明博士是一位国际著名的神经生物学家。获得奖项及荣誉称号包括：美国Javitz Neuroscience Investigator Award（1998），美国AAAS Fellow (2001)，美国Ameritec Prize (2001)，吴瑞学会奖（2002），法国Ecole Normale Geperieure荣誉博士学位（2003）等。1994年至2001年任Journal of Cell Biology期刊编委，现任Neuron (99--), Journal of Neuroscience (99--), NeuroSignals (01--), Biochemical & Biophysical Research Communication (03--)学术期刊的编委。他目前还担任日本RIKEN脑研究所顾问委员会的委员。

蒲慕明博士主要从事轴突导向和突触可塑性的分子与细胞机制研究。曾发现在发育生长中的轴突能够释放神经递质；神经营养因子对突触有急性增强作用；开辟了突触可塑性与神经营养因子的关系这一新的研究领域；发现许多轴突引导分子对轴突生长的作用随细胞内环化核苷酸水平改变而调节；发现电活动产生突触可塑性的关键时间窗口等。这些发现对了解脑发育与神经系统可塑性有重要意义。共发表了180余篇有关膜生物物理、突触生理、发育神经生物学等方面的研究论文，其中包括《Nature》25篇，《Science》12篇，《Cell》5篇,《Neuron》28篇。作为神经所的首任及现任所长，显示出他卓越的组织和管理能力，不仅表现在提高研究所的整体学术水平、全方位施行与国际接轨的研究生教育体系，还充分体现在创新文化的建设上，在其领导下中科院神经所于八年中在学术期刊上发表研究论文100余篇，包括《Cell》3篇、《Nature》1篇、《Science》4篇、《Neuron》9篇、《Nat. Neurosci.》7篇、《Nat. Cell Biol.》3篇、《PNAS》7篇、《J. Neurosci. 》8篇等。2003-2005年连续三年获得中科院优秀研究生导师奖；2005年获中国科学院创新文化先进个人、2005年获中华人民共和国“国际科学技术合作奖”。