中科院最新文章解析血小板产生新机制

　　

　10月20日，实验医学杂志Journal of Experimental Medicine 在线发表了中国科学院生物物理研究所范祖森研究组与田勇研究组合作的题为Cytosolic carboxypeptidase CCP6 is required for megakaryopoiesis through modulating Mad2 polyglutamylation 的研究论文，首次报道了胞内羧肽酶CCP6及其调控的Mad2蛋白的多聚谷氨酸化修饰对造血谱系发育中骨髓巨核细胞成熟具有重要的调控作用。

　　血液是维持机体生理功能重要的组成部分，然而，血液细胞谱系建立的机制仍尚未阐明。血小板在机体止血、新生血管形成以及天然免疫等过程中发挥着重要的生理作用。骨髓巨核细胞是血小板发育的前体细胞，关于骨髓巨核细胞生成、发育及成熟分化的分子机制目前阐释的并不清楚。

    范祖森研究组与田勇研究组合作，利用基因敲除小鼠模型系统探讨了羧肽酶CCP6蛋白对骨髓巨核细胞定向发育调控的分子机制。研究发现，胞内羧肽酶CCP6的基因敲除小鼠体内血小板增多、功能异常、骨髓巨核细胞增生，脾内也出现明显的巨核细胞增生灶。CCP缺陷小鼠巨核细胞在超微结构观察中呈现明显的不成熟特征，DNA倍性低，成熟障碍。通过Pulldown及质谱分析鉴定了有丝分裂纺锤丝检查点蛋白Mad2可以与CCP6相互作用。CCP6的基因敲除使Mad2蛋白的多聚谷氨酸化修饰程度增加。

    研究鉴定了巨核细胞中，调控添加多聚谷氨酸化酶TTLL4及TTLL6高表达，在体外重组的谷氨酸化修饰体系中，TTLL4/6可以为Mad2加谷氨酸化修饰，CCP6可以去除Mad2蛋白的谷氨酸化修饰。进一步鉴定了Mad2蛋白发生谷氨酸化修饰的位点，通过移植实验研究观察到TTLL6及Mad2的谷氨酸化修饰调控了巨核细胞体内发育成熟过程。还发现，谷氨酸化修饰的Mad2结合Aurora B激酶的能力增强，CCP6的基因敲除促使Aurora B的磷酸化水平增强、活性提高。

    研究结果表明，机体内CCP6和TTLL6通过调节Mad2的谷氨酸化修饰，调控了巨核细胞的成熟以及血小板的产生。他们的研究成果为揭示血小板的产生机制提供了重要的实验依据，为血小板的再生医学研究提供了重要的理论基础。

　　范祖森研究员和田勇研究员为本文的共同通讯作者。范祖森研究组的副研究员叶步青、助理研究员李翀及博士研究生杨昭为本文的共同第一作者。所实验动物中心副研究员郝俊峰主要负责CCP6动物模型的病理表型筛选和部分分析工作。北京大学第三医院的李义博士、所生物成像中心助理研究员孙磊也参与了部分工作。此外，范祖森研究组的王彦英、杜颖、郝璐、刘本宇、王硕、夏朋延、黄贯岭及已毕业博士生王丽对本研究也做出了重要贡献。该工作得到中科院先导项目、科技部、国家自然基金委、中科院“****”、中国博士后基金等资助。

 
图：CCP6基因缺失导致小鼠脾脏肿大和血小板功能障碍

原文摘要：

Cytosolic carboxypeptidase CCP6 is required for megakaryopoiesis by modulating Mad2 polyglutamylation

Bone marrow progenitor cells develop into mature megakaryocytes (MKs) to produce platelets for hemostasis and other physiological functions. However, the molecular mechanisms underlying megakaryopoiesis are not completely defined. We show that cytosolic carboxypeptidase (CCP) 6 deficiency in mice causes enlarged spleens and increased platelet counts with underdeveloped MKs and dysfunctional platelets. The prominent phenotypes of CCP6 deficiency are different from those of CCP1-deficient mice. We found that CCP6 and tubulin tyrosine ligase-like family (TTLL) members TTLL4 and TTLL6 are highly expressed in MKs. We identify Mad2 (mitotic arrest deficient 2) as a novel substrate for CCP6 and not CCP1. Mad2 can be polyglutamylated by TTLL4 and TTLL6 to modulate the maturation of MKs. CCP6 deficiency causes hyperglutamylation of Mad2 to promote activation of Aurora B, leading to suppression of MK maturation. We reveal that Mad2 polyglutamylation plays a critical role in the regulation of megakaryopoiesis.