来自北京大学和北京生命科学研究所(NIBS)的研究人员在线虫中揭示了RAB-2、RAB-7和RAB-14在凋亡细胞降解过程中的顺序作用,阐明了吞噬小体形成、成熟及凋亡细胞降解的分子机制。该成果发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。
通讯作者为北京生命科学研究所的王晓晨研究员。第一作者为郭鹏飞、胡天靖,参与研究的还有张娟、姜善雅。该研究受科技部863计划和北京市科委资助,在北京生命科学研究所完成。
细胞凋亡后,凋亡细胞被临近细胞或吞噬细胞识别并吞噬降解。然而,被吞噬的凋亡细胞如何被降解的分子机制尚不明确。通过遗传学和分子生物学方法,王晓晨实验室在线虫中克隆了rab-14基因,它是人类Rab GTPase 14在线虫中的同源基因。
研究发现,rab-14参与凋亡细胞降解过程,在线虫吞噬细胞中起作用。RAB-14与先前发现的RAB-2/UNC-108并行作用,共同调节吞噬小体的酸化。此外,RAB-14和UNC-108与RAB-7协同调节吞噬小体与溶酶体的融合:RAB-14和UNC-108先介导溶酶体附着到吞噬小体表面,随后RAB-7介导溶酶体膜泡与吞噬小体融合,最终降解凋亡细胞。
凋亡细胞的吞噬降解是细胞死亡程序的关键环节,清除障碍可导致哮喘、类风湿性关节炎和狼疮等炎症及自身免疫疾病。该研究不仅发现了rab-14的调节作用,还证实小鼠Rab14可替代线虫RAB-14功能,表明该机制在哺乳动物中保守。
王晓晨研究组长期运用正向和反向遗传学筛选参与凋亡细胞清除的新基因,研究凋亡细胞信号展示、识别、吞噬及降解的调控机制。近期,该组还参与了NIBS发表的Cell文章,发现4个多细胞动物特异的自噬基因,为高等生物自噬机制提供了新见解。
本研究为理解高等生物自噬机制提供了遗传学平台,有助于研究哺乳动物细胞的基础自噬和选择性自噬通路。