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院士伉俪PNAS发现泛素系统的新作用

2014-05-09 19:44 万纹 生物通 阅读 0
核心摘要: 霍华德·休斯医学研究所和加州大学旧金山分校的研究人员发现,含缬酪肽蛋白(VCP)在果蝇神经元树突修剪中起关键作用,揭示了泛素-蛋白酶体系统的新功能。VCP是一种泛素依赖性ATP酶,其抑制或突变会导致mRNA代谢异常和修剪缺陷。该发现有助于理解神经退行性疾病的病理机制。研究由著名院士伉俪詹裕农和叶公杼领导,成果发表在PNAS上。

来自霍华德·休斯医学研究所和加州大学旧金山分校的研究人员发表了题为“Drosophila Valosin-Containing Protein is required for dendrite pruning through a regulatory role in mRNA metabolism”的文章,发现了一种关键酶——含缬酪肽蛋白(VCP)在神经元树突修剪过程中的重要作用,从而揭示了泛素-蛋白酶体系统的又一新功能。这一研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

领导这一研究的是著名的詹裕农(Yuh-Nung Jan)和叶公杼(Lily Yeh Jan)夫妇,他们的主要研究方向是离子通道和神经发育等领域。他们的工作得到了广泛认可,并且从他们的实验室中走出了多位杰出的华人科学家,包括获得《科学》杂志“青年科学家奖”的时松海、哥伦比亚大学的杨建、麻省理工学院的沈华智以及北京大学的饶毅等。

泛素-蛋白酶体系统(UPS)是细胞内蛋白质降解的主要途径,参与细胞内80%以上蛋白质的降解。研究表明,这一系统对于果蝇神经元树突修剪至关重要。树突修剪是指去除多余的或功能低下的神经元连接,遵循“用进废退”的原则,即如果某个神经元无法成为持续作用神经环路的一部分,它很容易被修剪掉。这一过程对于自我控制、判断、情绪调节、组织和计划等功能十分重要。然而,至今科学家们仍不清楚泛素-蛋白酶体系统在修剪过程中如何进行特异性调控。

为此,研究人员展开了深入探索。他们发现,一种称为含缬酪肽蛋白(VCP)的泛素依赖性ATP酶,如果被抑制或突变,会导致mRNA代谢过程出现异常,并且这种蛋白的作用与树突修剪有关。由于VCP在人体内的同系物与神经退行性疾病有关,这一发现也有助于解析此类疾病的病理机制。

VCP是一种广泛存在的膜结合糖蛋白,作为泛素依赖性分子伴侣,是泛素-蛋白酶体系统中的一员。它与蛋白酶体中19S调控部分的突变会造成修剪基因表达缺陷,以及特定mRNA结合蛋白的错误定位和过量表达。研究人员抑制VCP蛋白后,发现修剪基因的剪切模式出现特殊改变,导致修剪缺陷。在神经退行性疾病中,研究人员也发现了VCP和mRNA结合蛋白之间的相互作用。

这些结果表明,VCP和泛素在mRNA代谢过程中扮演了特殊作用,揭示了泛素-蛋白酶体系统的又一新功能。

詹裕农研究组一直从事离子通道和神经发育等方面的研究。去年,他们解析了果蝇性选择的基本神经信号通路:研究人员让饲养的雄性果蝇与雌性果蝇有不同程度的接触,发现整天与雌性待在一起(包括有机会交配)的雄性果蝇相比于缺乏此类接触的雄性果蝇更加温顺。研究人员原本以为性交是奥秘所在,但随后发现只有性行为还不能达到这一效应。平和的关键在于长时间与雌性果蝇的身体接触,使得雌性果蝇的信息素能够沾染到雄性果蝇身上。这些化合物激活了雄性果蝇大脑中大约20个神经元,抑制了大脑的攻击性神经回路,使得雄性果蝇变得不再那么好斗。(生物通:万纹)

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