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管坤良教授团队在《Current Biology》发表点评文章:Hippo与TOR通路协同调控器官大小

2012-05-21 13:27 张迪 生物通 阅读 0
核心摘要: 管坤良教授团队在《Current Biology》发表点评文章,系统阐述了Hippo和TOR信号通路在调控器官尺寸中的关键作用。Hippo通路通过调节细胞增殖和凋亡控制器官体积,而TOR通路则通过调控mRNA翻译起始影响细胞大小和增殖。该研究对理解器官大小调控机制及相关人类疾病具有重要意义。

管坤良教授,早年毕业于杭州大学,主要从事细胞生长调控、信号转导及神经生物学等方面的研究,曾荣获包括美国“麦克阿瑟天才奖”在内的多项荣誉,现任加州大学圣地亚哥分校教授、浙江大学生命科学研究院兼职教授及共同院长。近期,他与另外两位研究人员在《Current Biology》上发表了题为“Organ Size Control by Hippo and TOR Pathways”的点评文章,系统阐述了两条关键信号通路——Hippo通路TOR通路在调控器官尺寸方面的重要作用。

在生物发育过程中,每个器官的大小受到精密调控,必须与全身其他部位相互协调。例如,心脏过大或肢体不对称都会导致功能异常。这一过程涉及细胞数量与细胞大小的精确规划,而器官尺寸的异常往往与多种人类疾病相关,如肥大症、退行性疾病和癌症。Hippo和TOR通路是调控器官大小的核心信号通路,分别调控细胞数量和细胞大小。

本文中,研究人员概述了器官生长的整体调控机制,描述了Hippo和TOR如何操控细胞和器官生长的关键方面,并探讨了近期发现的这两个通路在器官大小调控中的可能相互作用。

Hippo信号通路是一条进化上保守的细胞生长抑制通路,存在于果蝇、小鼠和哺乳动物中。最早在果蝇中发现,Hippo通路通过调节细胞增殖和凋亡来控制器官体积。近期研究证实,Hippo通路的新信号传导途径对器官大小调控至关重要。例如,敲除该通路中的激酶基因Mst1/2可导致小鼠肝脏过度生长至正常大小的四倍。Hippo通路的蛋白激酶通过磷酸化并失活YAP和TAZ转录辅激活因子,从而抑制细胞增殖、促进细胞凋亡。此外,该通路还调控干细胞自我更新及组织再生,并与癌症发生密切相关。因此,Hippo通路的研究不仅是发育生物学的重要课题,也对人类疾病的治疗具有指导意义。最新证据表明,Hippo通路受细胞极性、细胞粘附和细胞连接蛋白的调控。

TOR通路(雷帕霉素靶蛋白,target of rapamycin)是一个磷酸激酶,催化多种蛋白的磷酸化,在细胞生长和代谢中发挥核心作用。近年来研究发现,mTOR与人体炎症、损伤、增生、组织修复、纤维化及肿瘤发生发展等一系列病理生理过程密切相关。越来越多的证据表明,TOR在调控细胞大小和增殖中起中心作用,其机制在于TOR对mRNA翻译起始的调控:TOR依赖的核糖体p70S6激酶被磷酸化,启动核糖体蛋白的翻译;同时,cap依赖的mRNA翻译因真核翻译起始因子4E结合蛋白1被TOR磷酸化失活而启动。

细胞生长并非简单的体积和质量增加,而是发生在特定时间和地点、受到精确调控的过程。细胞生长与增殖、凋亡相互协调,才能确保形成合适的细胞和器官大小。因此,生物体中组织器官大小和体积的调控一直是生物学研究的基本问题之一。深入了解这一领域的分子机制,对于解析相关人类疾病具有重要意义。

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