NIBS王晓晨专访：添补空白的细胞凋亡研究

　　

来自科罗拉多大学，北京生命科学研究所NIBS的研究人员首次报道了在秀丽线虫凋亡细胞的清除过程中，桥联分子（bridging molecule）的存在及其介导吞噬细胞识别凋亡细胞的作用机制，这项成果公布在《Nature Cell Biology》杂志上。

这项研究不仅发现了TTR-52这个线虫中第一个桥联分子，而且揭示了吞噬细胞受体CED-1识别凋亡细胞的作用机制，从而添补了有关吞噬细胞表面受体CED-1如何识别凋亡细胞的作用方式的科研空白，为进一步研究凋亡细胞的吞噬机理奠定了重要的基石。为了更深入了解这一研究成果，生物通特联系了王晓晨博士，就读者感兴趣的一些问题请教了她。

 
（王晓晨研究组，第二排中间为王晓晨博士，图片来自王晓晨博士）

生物通：凋亡细胞能被吞噬细胞吞噬，这对于正常组织的动态平衡和免疫反应是非常重要的，近期贵研究组发现了一种在介导吞噬细胞识别凋亡细胞过程中扮演重要角色的细胞因子，这对于凋亡细胞吞噬模型具有什么意义呢？这项研究是以秀丽线虫这种模式生物作为研究对象，那么是否也适用于哺乳动物呢？

王博士：调控凋亡细胞吞噬的信号通路主要是在线虫这个模式生物中发现的，而绝大多数调控因子在高等动物中都是保守的。这也使线虫成为研究凋亡细胞吞噬调控机制的理想模式。我们的研究发现了一个调控凋亡细胞识别的新因子TTR-52。它是一个从吞噬细胞中分泌出来的小蛋白，做为桥联分子介导凋亡细胞的识别。而这种识别是通过吞噬细胞受体CED-1来完成的。

我们的研究不仅发现了TTR-52这个线虫中第一个桥联分子，从而证明利用桥联分子介导凋亡细胞识别是一种保守的作用机制，更重要的是揭示了吞噬细胞受体CED-1识别凋亡细胞的作用机制:TTR-52一方面结合凋亡细胞表面的PS signal，另一方面结合吞噬细胞表面受体CED-1，从而促进凋亡细胞的识别及吞噬。CED-1是一类在哺乳动物，果蝇等生物中均保守的吞噬细胞受体，但其识别凋亡细胞的作用方式一直未知，我们的研究添补了这一空白，也提示其他CED-1 家族的吞噬受体可能通过相似机制识别凋亡细胞。

生物通：实验研究过程中主要采用的技术有哪些？最重要的技术点在哪里？

王博士：我们的研究工作是利用经修饰的遗传筛选方法获得ttr-52的突变体。之后利用遗传学结合细胞生物学，生化等手段揭示其作用机制。最重要的技术点可能是结合上述几种不同方法在多细胞生物体内研究凋亡细胞的吞噬过程及调控机制。

生物通：近年来的研究发现凋亡细胞吞噬过程并不仅仅是信号分子与吞噬细胞受体的简单结合，例如一些实验室也发现了桥联分子Annexin I（Anx I）在识别过程中的作用，贵研究组的最新研究的突破点是什么呢？

王博士：在哺乳动物中，凋亡细胞的吞噬主要是通过巨噬细胞等“职业吞噬细胞”完成的。而这些细胞通常距离凋亡细胞较远，需要通过某种机制寻找到目标并吞噬。分泌型桥联分子在这其中起了重要作用。与哺乳动物不同，线虫的凋亡细胞吞噬是由其周边的正常细胞完成的，它们被称之为“非职业吞噬细胞”。由于它们紧邻凋亡细胞，之前人们认为线虫并不需要桥联分子介导凋亡细胞的吞噬。

我们的研究证明线虫凋亡细胞的识别也需要桥联分子，从而证明这是一种保守的作用机制。更重要的是我们的研究发现了桥联分子介导了吞噬受体CED-1对于凋亡细胞表面信号PS的识别，从而完成对凋亡细胞的吞噬。这一发现首次证明受体CED-1通过识别凋亡细胞表面信号PS来介导吞噬，同时也首次证明了吞噬受体CED-1识别凋亡细胞的作用机制。由于CED-1代表了一类进化中保守的吞噬细胞受体，在果蝇及哺乳动物中均有同源物，而它们识别凋亡细胞的作用机制并不清楚，我们的研究也提示这些受体对凋亡细胞的识别可能同样通过桥联分子介导完成。

生物通：凋亡细胞由于与一些疾病具有重要关联，因此一直以来都受到科学家们的关注，您能谈一下这一领域未来的发展趋势吗？

王博士：凋亡细胞的清除对保证机体平衡有重要作用。这方面的缺陷会引起自身免疫病及持续性的炎症。对凋亡细胞清除机制的研究对这些相关疾病的诊断及治疗具有重要意义，也因此得到众多科学家的关注。但由于这方面的研究涉及到凋亡细胞及吞噬细胞的调控，也使整个研究过程变得更加复杂。比如，凋亡细胞的信号可能有多种或对于同种信号存在多种识别机制，这些信号和识别机制是什么？不同信号或不同识别机制是怎样相互协同作用的？另外，凋亡细胞识别后是怎样被吞噬及降解的？今后的研究将围绕这些关键问题展开。而线虫作为研究细胞凋亡及凋亡细胞清除方面的优秀模式生物，由于它的相对简单性和高度保守性将在上述方面的研究中发挥更大的作用。

生物通：这项研究是和国内的研究机构合作完成，您认为国内的研究生和国外的研究生有何区别呢？

王博士：其实这项研究不能仅说是和国内研究机构的合作。这个课题是我在博士后的后期在科罗拉多大学薛定博士的实验室起始的。之后我回国在NIBS建立自己的实验室，并与薛定博士实验室合作继续完成了这个课题。当然，这其中包括了很多研究生的工作，国内的和国外的。我认为我们国内的研究生非常好，他们聪明，勤奋，有上进心。唯一欠缺的是自信和勇气。我们国内的科研环境越来越好，我们的研究生应该相信自己，挑战自己。

生物通：目前业内对于科学研究领域的性别比例失衡问题十分关注，您作为一位业已成功的女科学家，您认为在成长过程中，性别的影响大吗？

王博士：对于我自己而言，性别好像不是什么问题。但我觉得女性在家庭方面是要承担更多的责任，因而在事业方面可能要付出更多的努力。我个人谈不上成功，继续努力吧。

欲了解王晓晨博士实验室更多情况，请点击实验室链接：
http://www.nibs.ac.cn/?act=view&id=630

原文摘要：

Caenorhabditis elegans transthyretin-like protein TTR-52 mediates recognition of apoptotic cells by the CED-1 phagocyte receptor

During apoptosis, dying cells are swiftly removed by phagocytes. It is not fully understood how apoptotic cells are recognized by phagocytes. Here we report the identification and characterization of the Caenorhabditis elegans ttr-52 gene, which encodes a transthyretin-like protein and is required for efficient cell corpse engulfment. The TTR-52 protein is expressed in, and secreted from, C. elegans endoderm and clusters around apoptotic cells. Genetic analysis indicates that TTR-52 acts in the cell corpse engulfment pathway mediated by CED-1, CED-6 and CED-7 and affects clustering of the phagocyte receptor CED-1 around apoptotic cells. TTR-52 recognizes surface-exposed phosphatidylserine (PtdSer) in vivo and binds to both PtdSer and the extracellular domain of CED-1 in vitro. TTR-52 is therefore the first bridging molecule identified in C. elegans that mediates recognition of apoptotic cells by crosslinking the PtdSer 'eat me' signal with the phagocyte receptor CED-1.

作者简介：

王晓晨 博士
北京生命科学研究所研究员

教育经历：
1999-2005
美国科罗拉多大学分子与细胞发育生物学系博士后

1998-1999
比利时根特大学/佛兰德斯生物科技研究所访问学生

1994-1999
北京大学生命科学学院植物基因工程和蛋白质工程国家重点实验室博士

1988-1992
山东大学微生物学系微生物学士

研究概述
细胞程序化死亡是一种通过激发内在自杀程序的细胞自我毁灭的细胞进程。和细胞增殖一样，细胞死亡也是动物发育和自我平衡很重要的一方面。这两种进程都被牢牢的控制着使得在不同的组织和器官中细胞数目控制在一个合适的程度。细胞程序化死亡的失调将导致很多的人类疾病，包括癌症，自身免疫失调，神经退化失调（阿尔茨海默病，帕金森病，亨廷顿症）和获得性免疫缺陷综合症（艾滋病）等等。

秀丽线虫提供了一个独一无二的系统来研究细胞程序化死亡是怎样被调控和执行的。在线虫中通过遗传学的研究已经鉴定出了一条控制激活和执行细胞程序化死亡的遗传途径，包括细胞死亡的特异性，激活，执行，细胞尸体的吞噬和DNA的降解。重要的是，所有这些对于线虫中细胞程序化死亡过程有功能的基因都能在哺乳动物中找到相对应的同源基因，并以相类似的方式调节凋亡。这一些都暗示着调控细胞死亡的机制从线虫到人类都是保守的。

凋亡细胞的吞噬及降解过程是整个细胞死亡程序中不可缺少的一环，它在组织重塑，炎症抑制和免疫应答调控中也起着重要的作用。对死细胞清除的障碍会引起诸如哮喘、类风湿性关节炎和狼疮等炎症疾病和自身免疫紊乱。在过去的几十年中，虽然对凋亡细胞的吞噬已经有了大量的研究，但其分子机制依然很不清楚，问题就在于吞噬过程本身的复杂性和参与因子的冗余性，而且又缺乏真正的高等动物体内模型。利用秀丽小杆线虫作为模式动物，我们实验室将运用遗传学，细胞生物学和生化的方法来研究调控凋亡细胞清除的分子机制。我们在线虫中的研究，有助于揭示凋亡细胞清除在高等生物内的调控机制，为相关疾病的诊断及治疗提供理论依据。

我们将运用特异的正向遗传学及反向遗传学筛选手段寻找参与凋亡细胞清除过程的新基因， 并对所鉴定的相关基因展开凋亡细胞吞噬，降解过程调节机制的研究，包括凋亡细胞信号的展示，识别，凋亡细胞的吞噬和降解。

该实验室的研究课题为：
1.在线虫中鉴定人的AIF同源物
2.WAH-1 作用于SCRM-1来介导磷脂酰丝氨酸位点的暴露，从而调节机体识别并吞噬死亡的细胞
3.磷酯酰丝氨酸受体转换凋亡细胞信号，促进通过CED-2,5,10,12途径的凋亡细胞残体的吞噬
凋亡细胞的吞噬过程是整个细胞死亡程序中不可缺少的一环，它在组织重塑，炎症抑制和免疫应答调控中也起着重要的作用。对死细胞清除的障碍会引起诸如哮喘、类风湿性关节炎和狼疮等炎症疾病和自身免疫紊乱。在过去的几十年中，虽然对凋亡细胞的吞噬已经有了大量的研究，但其分子机制依然很不清楚，问题就在于吞噬过程本身的复杂性和参与因子的冗余性，而且又缺乏真正的高等动物体内模型。利用秀丽小杆线虫作为模式动物，该实验室就能够同时运用整体遗传和生化的方法再结合功能分析来研究调控凋亡细胞清除的分子机制。该实验室在线虫中的研究，有助于揭示吞噬作用在人体内的调控机制；并能提高对于凋亡过程中凋亡细胞清除的了解。