蒋华良研究组发表《Nature》文章

　　

生物通报道：来自美国弗吉尼亚联邦大学生化与分子生物学系，中科院上海药物所等处的研究人员在之前研究的基础上，又获得鞘氨醇磷酸酯调控机制研究新成果，解释了SphK1和 S1P如何参与调控炎症、抗凋亡和免疫反应，发挥细胞保护作用的机制。这一研究成果公布在Nature杂志上。

参与这一研究的中方研究人员包括中科院上海药物所蒋华良研究员、罗成副研究员等，蒋华良研究员早年毕业于华东师范大学，现任中国科学院上海药物研究所副所长、所学术委员会副主任、药物发现与设计中心主任，国家杰出青年基金获得者，科技部 973 计划首席科学家等。这一研究得到了科技部973计划项目、新药研究国家重点实验室的部分资助。

在2009年蒋华良研究员与美国弗吉尼亚联邦大学生化与分子生物学系Sarah Spiegel教授等人发表了鞘氨醇磷酸酯（Sphingosine-1-phosphate, S1P）调控机制的研究成果。

这项最新研究在这一研究的基础上，综合运用计算生物学方法和实验技术首次发现S1P是肿瘤坏死因子受体相关因子2 (Tumour necrosis factor (TNF) receptor-associated factor 2, TRAF2) 生理调节辅助因子。

S1P最初发现与细胞生长的调节有关，它是一种存在于细胞核中具有生物活性的脂质信使，由鞘氨醇激酶亚型1（SphK1）产生。S1P通过TRAF2调控TNF-a和NF-кB信号通路，进而参与一系列炎症、抗凋亡和免疫反应。

这一研究还阐明了S1P调控NF-кB信号通路的机制：S1P通过特异性结合在TRAF2的N-末端RING功能域上，激活其E3泛素化连接酶活性，进而催化完成RIP1蛋白上63位赖氨酸相连的多泛素化修饰。泛素化的RIP1可以通过招募并磷酸化激活IKK复合物，最终激活NF-кB信号通路。该研究圆满解释了SphK1和 S1P如何参与调控炎症、抗凋亡和免疫反应，发挥细胞保护作用的机制，揭开了科学家长期探索的谜底。

该研究团队综合运用理论和实验的手段研究生命科学复杂问题，表明理论科学与实验科学的有效整合，将极大地促进生命科学相关关键问题的研究。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Sphingosine-1-phosphate is a missing cofactor for the E3 ubiquitin ligase TRAF2

Tumour-necrosis factor (TNF) receptor-associated factor 2 (TRAF2) is a key component in NF-κB signalling triggered by TNF-α1, 2. Genetic evidence indicates that TRAF2 is necessary for the polyubiquitination of receptor interacting protein 1 (RIP1)3 that then serves as a platform for recruitment and stimulation of IκB kinase, leading to activation of the transcription factor NF-κB. Although TRAF2 is a RING domain ubiquitin ligase, direct evidence that TRAF2 catalyses the ubiquitination of RIP1 is lacking. TRAF2 binds to sphingosine kinase 1 (SphK1)4, one of the isoenzymes that generates the pro-survival lipid mediator sphingosine-1-phosphate (S1P) inside cells. Here we show that SphK1 and the production of S1P is necessary for lysine-63-linked polyubiquitination of RIP1, phosphorylation of IκB kinase and IκBα, and IκBα degradation, leading to NF-κB activation. These responses were mediated by intracellular S1P independently of its cell surface G-protein-coupled receptors. S1P specifically binds to TRAF2 at the amino-terminal RING domain and stimulates its E3 ligase activity. S1P, but not dihydro-S1P, markedly increased recombinant TRAF2-catalysed lysine-63-linked, but not lysine-48-linked, polyubiquitination of RIP1 in vitro in the presence of the ubiquitin conjugating enzymes (E2) UbcH13 or UbcH5a. Our data show that TRAF2 is a novel intracellular target of S1P, and that S1P is the missing cofactor for TRAF2 E3 ubiquitin ligase activity, indicating a new paradigm for the regulation of lysine-63-linked polyubiquitination. These results also highlight the key role of SphK1 and its product S1P in TNF-α signalling and the canonical NF-κB activation pathway important in inflammatory, antiapoptotic and immune processes.


作者简介：

蒋华良 ， 男，研究员，博士生导师。现任中国科学院上海药物研究所副所长、所学术委员会副主任、药物发现与设计中心主任。 蒋华良研究员 1987 年毕业于南京大学化学系，获得学士学位； 1992 年毕业于华东师范大学化学系，获得理学硕士学位； 1995 年毕业于中国科学院上海药物研究所，师从嵇汝运院士和陈凯先院士，获得理学博士学位。随后留在药物所工作，历任副研究员、研究员、博士生导师、药物发现与设计中心主任、所学术委员会副主任、副所长等职。他是国家杰出青年基金获得者，科技部 973 计划首席科学家，科技部 863 计划“生物和医药技术领域”专家组成员，科技部中长期规划重大基础研究项目“蛋白质科学研究”专家组成员，国家自然科学基金委重大研究计划“基于化学小分子探针的信号转导过程研究”专家组成员。

蒋华良 研究组发展和应用生物学、化学、计算机和信息科学等多种学科交叉的新方法和新技术，深入开展药物设计、药物新靶标的发现、药物靶标构象变化与药理功能关系等研究，他 带领一批年轻科技人员，在国内较早采用超级计算机进行受体结构与功能关系研究以及药物设计研究；发展了系统化的新一代分子模拟、药物设计和靶标发现方法和技术，包括生物大分子体系的大规模分子动力学模拟并行算法、高通量虚拟筛选方法、集中组合库设计方法、 ADME/T 分析方法、蛋白质－蛋白质相互作用预测方法和新靶标预测方法，建立了 “ 分子模拟 ? 药物设计 ? 化学合成 ? 生物测试 ? 结构生物学研究 ” 的创新药物研究平台；对 20 余种具有重要生理功能的生物大分子结构与功能关系进行分子动力学模拟研究，特别是在模拟跨膜蛋白和蛋白质构象变化研究方面取得重要的进展；与同事合作，应用上述药物设计和药物筛选平台，针对感染、代谢性疾病、早老性痴呆症等 8 种疾病的 30 多个重要靶标进行了药物先导化合物的发现和优化研究。根据药物设计的结果，共对 1,500 种天然产物和 3,000 多个合成化合物进行相应的靶向筛选，获得活性化合物 1,000 余个，一些化合物已进入临床前研究。与同事合作，整合分子模拟、药物设计平台以及分子与细胞生物学、生物物理和结构生物学技术，建立了药物作用新靶标发现与功能确证平台，进行了靶标发现和功能确证研究，发现 15 个疾病相关新基因，对 5 个基因的功能进行了确证，测定了相应蛋白的晶体结构。

蒋华良领导的研究组在 PNAS 、 JBC 、 JACS 、 JMB 、 J. Viol. 、 Chem. & Biol. 、 Nucleic Acids Research 等杂志共发表 SCI 论文 200 余篇，合作编写专著《计算机辅助药物设计：方法、原理及应用》，在国内影响较大；参加 8 本专著的编写；主持翻译了 J. Licinio 和 M.-L. Wong 主编的《药物基因组学－寻求个性化治疗》；申请专利 52 项；应邀为 Drug Discovery Today 、 Curr. Med. Chem. 、 Curr. Pharmcuet. Design 等杂志撰写综述 8 篇。 蒋华良曾多次在国际学术会议作邀请报告，任国际 “ 第九届胆碱酯酶国际会议 (The IX th International Meeting on Cholinesterases)” 共同主席， 4 次任国际会议分会主席；他的研究项目被列入欧盟 F6 框架研究计划；组织了蛋白质模拟和药物设计 EMBO 研讨班，为我国的药物设计和蛋白质模拟研究的发展作出了贡献。蒋华良还担任 Journal of Medicinal Chemistry 、 ChemMedChem 和 Quantitative Structure Activity Relationship and Combinatorial Science (QCS) 等 5 个国际杂志的编委或顾问委员会成员。

蒋华良先后指导硕士、博士研究生共 40 余 人 ( 包括德国研究生 1 名 ) ，博士后 7 名。其中一些人已经晋升为研究员和博导，获得上海市启明星计划资助和中国化学会 2004 年度青年化学奖，成为年轻一代的优秀科技人才。他曾获得中国青年科学家奖、上海市科技进步一等奖和 “ 上海市十大科技精英 ” 称号，他领导的小组被评为上海市集体劳动模范。