来自浙江大学生命科学学院的研究人员发表了题为《蛋白磷酸酶对TGF-β信号转导的调控》的综述文章,系统总结了蛋白磷酸酶如何调节转化生长因子-β(TGF-β)的信号转导及其生理反应。该成果发表于《Biochemical Journal》。
领导该研究的是浙江大学生命科学学院院长冯新华教授。冯教授早年毕业于武汉大学,主要研究方向为分子信号传导、蛋白质修饰及其在疾病发生和发育过程中的功能,2004年获国家自然科学基金委员会海外青年学者合作研究基金。文章第一作者为浙江大学刘婷博士。
TGF-β信号转导系统参与调控细胞增殖、分化、凋亡以及器官和胚胎发育等生理过程。由于TGF-β信号对细胞生长的负调控作用,其通路失活与肿瘤发生密切相关。许多肿瘤患者中已发现TGF-β受体和Smad蛋白的突变,例如Smad4突变出现在约50%的胰腺癌患者中,而TGF-β受体失活则见于部分肿瘤和心血管疾病患者。因此,研究TGF-β信号转导具有重要意义。随着细胞生物学和分子生物学技术的发展,人们发现蛋白质翻译后修饰在TGF-β信号转导中起重要调控作用。
蛋白质磷酸化是最常见的翻译后修饰之一,广泛参与生理及病理过程,尤其在细胞因子和生长因子的信号转导中发挥关键作用。1992年诺贝尔生理学或医学奖授予了该领域的杰出科学家E. Fischer和E. Krebs。磷酸化由蛋白激酶催化,将ATP或GTP的γ位磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上;而去磷酸化则由蛋白磷酸酶催化,去除蛋白质上的磷酸基团。
该综述总结了蛋白磷酸酶对TGF-β受体和Smad蛋白的调控网络,详细阐述了关键蛋白受磷酸酶调控的作用位点、生化过程、分子机制及其对细胞功能的影响。
此外,冯新华教授研究组利用小鼠模型,在T细胞中定向敲除Smad2,发现Smad2在体外和体内均能降低Th17细胞分化。该研究发表于《Journal of Biological Chemistry》。TGF-β是免疫细胞的关键调节因子,其信号通路参与CD4+Foxp3+调节性T细胞(Treg)和促炎性Th17细胞的分化。TGF-β通过Smad蛋白(Smad2、Smad3和Smad4)控制靶基因表达。尽管Smad3和Smad4参与Treg生成,但它们不直接参与Th17细胞产生。该研究利用小鼠模型发现,Smad2缺失可减轻实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型小鼠的症状,并降低Th17细胞数量。进一步实验证明,Smad2能与RORγt直接相互作用,促进Th17细胞生成。这些结果证实Smad2可促进促炎性Th17细胞的生成。