據(jù)上海恒遠(yuǎn)生物分享：近期權(quán)威雜志《自然-細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）于9月12日以長(zhǎng)文（Article）形式在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所楊崇林研究組與中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所郝小江研究組的合作研究論文PKC controls lysosome biogenesis independently of mTORC1。該論文揭示了細(xì)胞內(nèi)溶酶體生成的重要信號(hào)傳導(dǎo)和調(diào)控機(jī)制。
上海恒遠(yuǎn)分析溶酶體是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)降解和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要中心之一。溶酶體降解來(lái)源于細(xì)胞內(nèi)、外的各種底物，如內(nèi)吞膜蛋白及小分子物質(zhì)、凋亡細(xì)胞、病原菌和自噬小體等。溶酶體的功能紊亂直接導(dǎo)致70多種溶酶體貯積病，且與神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。控制細(xì)胞代謝的關(guān)鍵激酶mTOR定位于溶酶體上，通過(guò)感知細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝。已有研究發(fā)現(xiàn)，mTOR可以磷酸化溶酶體生成的轉(zhuǎn)錄因子TFEB和TFE3，抑制細(xì)胞內(nèi)的溶酶體生成。當(dāng)細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)時(shí)，mTOR不能磷酸化TFEB/TFE3。未磷酸化的TFEB/TFE3因而進(jìn)入細(xì)胞核中啟動(dòng)溶酶體生成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)溶酶體的發(fā)生。但是，在正常營(yíng)養(yǎng)供給狀態(tài)下，細(xì)胞如何應(yīng)對(duì)內(nèi)、外界信號(hào)而促進(jìn)溶酶體的生成，是一個(gè)懸而未決的重要問(wèn)題。
楊崇林研究組與郝小江研究組合作，以活性天然小分子為探針，從化學(xué)生物學(xué)的角度探索溶酶體發(fā)生和穩(wěn)態(tài)平衡的調(diào)控機(jī)制。該研究首先建立溶酶體生成的篩選體系，經(jīng)過(guò)大量篩選，從植物天然產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了能在細(xì)胞正常營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下促進(jìn)溶酶體生成的、以HEP14和HEP15為代表的一類(lèi)巨大戟烷型二萜類(lèi)化合物。該研究發(fā)現(xiàn)，HEP14及其類(lèi)似物通過(guò)不依賴于mTOR的方式選擇性地激活轉(zhuǎn)錄因子TFEB，促進(jìn)溶酶體生成。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該類(lèi)化合物直接激活蛋白激酶C（PKC）家族的成員PKCa和PKCd，導(dǎo)致蛋白激酶GSK3b的磷酸化，使之失活。該研究表明，GSK3b可以直接磷酸化TFEB的134位和138位的絲氨酸，使TFEB處于非活化狀態(tài)，抑制溶酶體的生成。因此，PKC激活引發(fā)的GSK3b失活可以誘導(dǎo)TFEB入核而激活，從而促進(jìn)溶酶體的發(fā)生。另一方面，該研究還發(fā)現(xiàn)PKCd的激活可以使溶酶體相關(guān)基因的抑制因子ZKSCAN3從細(xì)胞核中移位到細(xì)胞質(zhì)中而失活，從而解除其對(duì)溶酶體生成的抑。這一作用主要源于PKCd激活導(dǎo)致的蛋白激酶JNK和p38的激活，它們可以使ZKSCAN3的153位蘇氨酸發(fā)生磷酸化，引發(fā)ZKSCAN3的核-質(zhì)移位。因此，PKC作為一個(gè)主控開(kāi)關(guān)，控制兩條平行的信號(hào)通路，分別激活溶酶體相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄因子TFEB和失活轉(zhuǎn)錄抑制因子ZKSCAN3，從而促進(jìn)溶酶體的發(fā)生。
由于許多細(xì)胞外信號(hào)（如生長(zhǎng)因子、激素、趨化因子、神經(jīng)遞質(zhì)、病原侵染等）可以與細(xì)胞膜上的受體（如RTK､GPCR和TLR等）結(jié)合，產(chǎn)生第二信使二酰甘油（DAG）而激活PKC。因此PKC介導(dǎo)的溶酶體生成是細(xì)胞在響應(yīng)外界信號(hào)時(shí)產(chǎn)生溶酶體適應(yīng)（lysosomal adaptation）的一種重要調(diào)控機(jī)制。
該研究還發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞模型中，激活PKC的二萜類(lèi)化合物HEP14通過(guò)依賴于溶酶體的方式促進(jìn)脂滴和變性蛋白聚集體的清除。在阿爾茨海默疾病的APP/PS1小鼠模型中，腹腔注射HEP14可顯著減少小鼠腦部淀粉樣蛋白沉積斑塊的累積。研究表明這一效應(yīng)依賴于PKC的激活。這些結(jié)果提示PKC的激活劑可能成為治療溶酶體貯積病及神經(jīng)退行性疾病的潛在藥物。
楊崇林和郝小江為該論文的共同通訊作者。楊崇林研究組的博士后李洋和博士研究生徐猛為該論文的共同第一作者；蹇友理、劉學(xué)釗和劉鍇參與細(xì)胞和生化實(shí)驗(yàn)；郝小江研究組成員丁驍、晏晨、邸迎彤、唐貴華、穆淑珍等參與了干預(yù)溶酶體生成的活性測(cè)試、化合物樣品的制備、光親和標(biāo)記物的合成；遺傳發(fā)育所郭偉翔、汪迎春、黃夏禾和湯長(zhǎng)勇在小鼠分析和蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析方面提供了重要幫助；中科院生物物理研究所苗龍、陳聯(lián)萬(wàn)和遺傳發(fā)育所楊崇林研究組的王鑫在免疫電鏡分析方面提供了重要幫助；遺傳發(fā)育所李婷在流式細(xì)胞術(shù)分析方面提供了重要幫助；HEP14等樣品最早由貴州省-中科院天然產(chǎn)物化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郝小江研究組的宋智琴等提供。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、科技部以及中科院項(xiàng)目資助。上海恒遠(yuǎn)生物作為生物產(chǎn)品銷(xiāo)售代表，我司對(duì)這一成果表示熱烈的祝賀。感謝中國(guó)科學(xué)院研究者所辛勤付出的勞動(dòng)成果。上海恒遠(yuǎn)生物近期重點(diǎn)推出BIM品牌試劑盒，
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