Development：干细胞和泛素信号通路

　　

生物通报道：来自中科院动物研究所的研究人员以果蝇生殖干细胞为研究对象，发现泛素化过程相关的一种重要的基因effete ——编码一种泛素接合酶E2（Ubiquitin-conjugating Enzyme），在调控果蝇卵巢生殖干细胞的命运决定中发挥重要作用。这一研究成果公布在11月的《Development》杂志上。

领导这一研究的是动物所陈大华博士，其1991年毕业于安徽农业大学，2000年后入选中国科学院动物研究所“****”，将在生物膜与膜生物工程国家重点实验室利用分子生物学、生物化学、进化生物学和遗传学手段，开展干细胞不对称分裂的遗传和分子机制等方面的研究工作，深入探索干细胞在未来医学上再生和癌症治疗上的奥秘。

泛素依赖的蛋白质降解过程是真核生物细胞内的一种重要生理过程。此过程调控许多重要的生物学功能，如细胞的生长、分化、凋亡、信号转导、细胞周期运转、炎症反应和抗原呈递等。泛素化过程如发生错误会导致癌症诱发、遗传疾病等。

在这篇文章中，研究人员以果蝇生殖干细胞为研究对象，发现泛素化过程相关的一种重要的基因effete ——编码一种泛素接合酶E2（Ubiquitin-conjugating Enzyme），在调控果蝇卵巢生殖干细胞的命运决定中发挥重要作用。进一步运用遗传学、生化及分子生物学等多种手段研究发现，Eff蛋白通过结合有丝分裂后期促进因子APC（一种多亚基的泛素连接酶E3）复合体中的dAPC2,介导细胞周期蛋白——Cyclin A的泛素化，从而通过调控Cyclin A蛋白水平的变化来影响生殖干细胞的命运。

这项工作将泛素化信号通路调控与干细胞的命运决定联系起来，同时也表明了细胞周期调控因子直接控制干细胞的维持与分化。泛素化机理和细胞周期调控机制从酵母到高等哺乳动物高度保守，本研究工作暗示了哺乳动物中可能存在相似的调控机制控制干细胞的命运。该工作得到科技部、基金委以及中国科学院的支持。

陈大华研究组在干细胞研究方面获得了多项成果，曾在《Current Biology》、《Development》等杂志上发表研究论文，去年在《Development Cell》杂志上发表文章，发现了一个核膜蛋白Otefin (ote) 在维持果蝇生殖干细胞（GSC）自我更新过程中起关键调控作用，证明了核膜蛋白参与干细胞的命运调控，并可能推广到哺乳动物。该研究为核膜蛋白如何参与TGFβ/BMP-介导的“基因沉默”提供初步的机制性解释。另外，这项新研究还可能为解析人类的核膜蛋白的编码基因缺失相关疾病的发病机制提供一定线索。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Effete-mediated degradation of Cyclin A is essential for the maintenance of germline stem cells in Drosophila

Increasing evidence supports the idea that the regulation of stem cells requires both extrinsic and intrinsic mechanisms. However, much less is known about how intrinsic signals regulate the fate of stem cells. Studies on germline stem cells (GSCs) in the Drosophila ovary have provided novel insights into the regulatory mechanisms of stem cell maintenance. In this study, we demonstrate that a ubiquitin-dependent pathway mediated by the Drosophila eff gene, which encodes the E2 ubiquitin-conjugating enzyme Effete (Eff), plays an essential role in GSC maintenance. We show that Eff both physically and genetically interacts with dAPC2, a key component of the anaphase-promoting complex (APC), which acts as a multisubunit E3 ligase and plays an essential role in targeting mitotic regulators for degradation during exit from mitosis. This interaction indicates that Eff regulates the APC/C-mediated proteolysis pathway in GSCs. Moreover, we show that expression of a stable form of Cyclin A, but not full-length Cyclin A, results in GSC loss. Finally we show that, in common with APC2, Eff is required for the ubiquitylation of Cyclin A, and overexpression of full-length Cyclin A accelerates the loss of GSCs in the eff mutant background. Collectively, our data support the idea that Effete/APC-mediated degradation of Cyclin A is essential for the maintenance of germline stem cells in Drosophila. Given that the regulation of mitotic Cyclins is evolutionarily conserved between flies and mammals, our study also implies that a similar mechanism may be conserved in mammals.

附：

陈大华，博士 研究员，博士生导师
学科：细胞生物学
电话：86-10-64807325
电子邮件： [e-mail]

陈大华，男，研究员，博士生导师。1970年3月出生于安徽省，1991年毕业于安徽农业大学，1996年在北京农业大学获得硕士学位，1999年7月在中国科学院植物研究所获得博士学位，1999-2000年在美国肯塔基州立大学农学系从事博士后研究工作，2000年以后在美国德克萨斯大学西南医学中心分子医学系做博士后研究和讲师。2000年以来，以第一作者身份在《Current Biology》（IF=7.007）、《Development》(IF=7.883)等杂志上发表研究论文6篇。目前，已经成功入选中国科学院动物研究所“****”，将在生物膜与膜生物工程国家重点实验室利用分子生物学、生物化学、进化生物学和遗传学手段，开展干细胞不对称分裂的遗传和分子机制等方面的研究工作，深入探索干细胞在未来医学上再生和癌症治疗上的奥秘。