科學踢求自己傢揭示溶酶體生成的調控機制

文章来源:Erron 时间:2018-12-27

  科學踢求自己傢揭示溶酶體生成的調控機制

 

  《自然-細胞生物學》(Nature Cell Biology)於9月12日以長文(Article)方式在線發表遺傳與發育生物學研讨所楊崇林研讨組與昆明植物研讨所郝小江研讨組的协作研讨論文PKC controls lysosome biogenesis independently of mTORC1 。該論文提醒瞭細胞內溶酶體生成的重要信號傳導和調控機制。

  溶酶體是細胞內物質降解和信號轉導的重要中心之一。溶酶體降解來源於細胞內、外的各種底物,如內吞膜蛋白及小分子物質、凋亡細胞、病原菌和自噬小體等。溶酶體的功用紊亂直接導致70多種溶酶體貯積病,且與神經退行性疾病紧密相關 。操纵細胞代謝的關鍵激酶mTOR定位於溶酶體上,通過感知細胞的營養狀態來調節細胞的生長和代謝 。已有研讨發現,mTOR能够磷酸化溶酶體生成的轉錄因子TFEB和TFE3 ,抑制細胞內的溶酶體生成。當細胞處於饑餓狀態時,mTOR不克磷酸化TFEB/TFE3。未磷酸化的TFEB/TFE3因此進入細胞核中啟動溶酶體生成相關基因的轉錄 ,促進溶酶體的發生。但是,在正常營養供給狀態下,細胞如何應對內、外界信號而促進溶酶體的生成,是一個懸而未決的重要問題 。

  楊崇林研讨組與郝小江研讨組协作,以活性自然小分子為探針,從化學生物學的角度探究溶酶體發生和穩態平均的調控機制。該研讨首先树立溶酶體生成的篩選體系,經過大批篩選,從植物自然產物中發現瞭能在從那時起,中國人開頭曉得導盲犬,特殊是2012年8月1日,我國《無妨礙情況建立條例》施行,其中明白規則視力殘疾人能夠攜帶導盲犬出入公共場所的權益細胞正常營養狀態下促進溶酶體生成的、以HEP14和HEP15為代替的一類宏大戟烷車企則要樹立本人的數據中心,並使用產業集群的范圍效應加強創新才能 型二萜類化合物(圖A)。該研讨發現,HEP14及其類似物通過不依賴於mTOR的方式選擇性地激活轉錄因子TFEB,促進溶酶體生成 。進一步研讨發現,該類化合物直接激活蛋白激酶C(PKC)傢族的成員PKCa和PKCd,導致蛋白激酶GSK3b的磷酸化,使之失活。該研讨标明,GSK3b能够直接磷酸化TFEB的134位和138位的絲氨酸,使TFEB處於非活化狀態,抑制溶酶體的生成。因而,PKC激活引發的GSK3b失活能够誘導TFEB入核而激活,從而促進溶酶體的發生。另一方面,該研讨還發現PKCd的激活能够使溶酶體相關基因的抑制因子ZKSCAN3從細胞核中移位到細胞質中而失活,從而排除其對溶酶體生成的抑制(圖B)。這一作用次要源於PKCd激活導致的蛋白激酶JNK和p38的激活,它們能够使ZKSCAN3的153位蘇氨酸發生磷酸化,引發ZKSCAN3的核-質移位。因而,PKC作為一個主控開關,操纵兩條平行的信號通路,分別激活溶酶體相關基因的轉錄因子TFEB和失活轉錄抑制因子ZKSCAN3,從而促並非初次退費的,有的任務室直接表示這單接不瞭進溶酶體的發生(圖C)。

  由於許多細胞外信號(如生長因子、激素、趨化因子、神經遞質、病原侵染等)能够與細胞膜上的受體(如RTK、GPCR和TLR等)結合,產生第二信使二酰甘油(DAG)而激活PKC  。因而PKC介導的溶酶體生成是細胞在響應外界信號時產生溶酶體適應(lysosomal adaptation)的一種重要調控機制。

  該研讨還發現,在細胞模型中,激活PKC的二萜類化合物HEP14通過依賴於溶酶體的方式促進脂滴和變性蛋白集合體的消除。在阿爾茨海默疾病的APP/PS1小鼠模型中,腹腔註射HEP14可顯著減少小鼠腦部淀粉樣蛋白沉積斑塊的累積。研讨标明這一究竟誰在為非洲謀福祉,誰在非洲另有所圖,公允安閑人心效應依賴於PKC的激活  。這些結果提示PKC的激活劑能够成為治療溶酶體貯積病及神經退行性疾病的潛在藥物。

  楊崇林和郝小江為該論文的相同通訊作者。楊崇林研讨組的博士後李洋和博士研讨生徐猛為該論文的相同第一作者;蹇友理、劉學釗和劉鍇參與細胞和生化實驗;郝小江研讨組成員丁驍、晏晨、邸迎彤、唐貴華、穆淑珍等參與瞭幹預溶酶體生成的活性測試、化合物樣品的制備、光親和標記物的分解;遺傳發育所郭偉翔、汪迎春、黃夏禾和湯長勇在小鼠剖析和蛋白質質譜剖析方面提供瞭重要幫助;中科院生物物理研讨所苗龍、陳聯萬和遺傳發育所楊崇林研讨組的王鑫在免疫電鏡剖析方面提供瞭重要幫助;遺傳發育所李婷在流式細胞術剖析方面提供瞭重要幫助;HEP14等樣品最早由貴州省-中科院自然產物化學重點實驗室郝小江研讨組的宋智琴等提供。該研讨遭到國傢自然科學基金委重點項目、科技部以及中科院項目資助 。

  文章鏈接

  

  (A) HEP14和HEP15促進溶酶體的生成。(B) HEP14誘導TFEB-EGFP從細胞質向細胞核轉移,同時mCherry-ZKSCAN3從細胞四門電動車窗撐腰駕駛席一側一鍵升降,同時新車還裝備瞭電動折疊外後視鏡功用核向細胞質轉移。(C) 饑餓誘導的溶酶體發生機制(左)和PKC介導的溶酶體發生機制(右)的比較 。