朱学良组再发Cell Res解析关键蛋白新作用

3月底，来自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所的朱学良研究组在Cell Research杂志上发表文章，提出了Nudel作为动力蛋白调节因子的新功能。时隔一个月，这一研究组再次发表文章，描述了这一蛋白通过结合Sra1 和HSPC300亚基，在WAVE复合物的体内组装过程中发挥了重要作用。

　　

生物通报道：3月底，来自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所的朱学良研究组在Cell Research杂志上发表文章，提出了Nudel作为动力蛋白调节因子的新功能。时隔一个月，这一研究组再次发表题为“Nudel is crucial for the WAVE complex assembly in vivo by selectively promoting subcomplex stability and formation through direct interactions”的文章，描述了这一蛋白通过结合Sra1 和HSPC300亚基，在WAVE复合物的体内组装过程中发挥了重要作用。

在真核细胞中，微丝这类细胞骨架对于细胞迁移、膜泡运输、有丝分裂、细胞形态维持和变化等诸多生命活动有着重要的作用。在细胞迁移过程中，细胞的运动前缘有大量的分枝状微丝在快速地形成和解聚，形成推动细胞膜向前移动的动力。WAVE复合物是这种分枝状微丝形成的重要调控因子。它是由Sra、Nap、Abi、WAVE和HSPC300这五个亚基按等比例聚合而成的蛋白质异源五聚体。由于不完整的WAVE复合物可能会干扰正常的微丝调控机制，因此它的快速组装很重要，否则容易被降解。

尽管人们已经发现WAVE的亚基会在体外形成一些亚复合物，但对其在细胞内组装的过程和具体机制却了解不多。在之前的研究中，朱学良研究组曾发现蛋白质Nudel对细胞迁移是必须的，并先后揭示了该蛋白质通过稳定活性形式的Cdc42和新生的粘附结构而促进细胞迁移的机理。但是Nudel是否还对微丝系统有作用却不清楚。

最新文章则指出，Nudel能够稳定WAVE复合物中Sra1、Nap1和Abi1形成的异源三聚体和HSPC300形成的同源三聚体，并促进HSPC300同WAVE2的结合。利用RNA干扰技术抑制Nudel的表达可以引起WAVE复合物及其亚基的蛋白质水平下调，WAVE复合物依赖性的微丝聚合也相应地受到抑制，说明Nudel的这些作用有助于WAVE复合物的体内组装。

研究人员据此提出了WAVE复合物在细胞内组装过程的模型图。这些研究结果为Nudel在细胞迁移中的功能提供了新的知识。

3月份的那篇文章主要发现了错误折叠的Gβ能够被泛素化修饰，进而通过泛素-蛋白酶体通路完成降解。而且，胞质动力蛋白质（cytoplasmic dynein）复合物——一种能在微管上运动的分子马达（molecular motor）——的调节蛋白质Nudel 可以直接结合错误折叠的Gβ，将其装载到该分子马达上，进而运输到中心体区域。

这一运输过程显著地促进了错误折叠的Gβ的降解，而在后者过量时则使其积累在中心体周围形成聚集体（aggresome）。而且，Gβ的降解不仅有助于对新合成的Gβ进行质量控制，而且还可能作为Gβγ信号的负反馈调节机制。这些发现提出了Nudel作为动力蛋白调节因子的新功能，并有助于深入理解细胞内蛋白质量控制系统在空间上的精细调控。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Nudel is crucial for the WAVE complex assembly in vivo by selectively promoting subcomplex stability and formation through direct interactions

The WAVE regulatory complex (WRC), consisting of WAVE, Sra, Nap, Abi, and HSPC300, activates the Arp2/3 complex to control branched actin polymerization in response to Rac activation. How the WRC is assembled in vivo is not clear. Here we show that Nudel, a protein critical for lamellipodia formation, dramatically stabilized the Sra1-Nap1-Abi1 complex against degradation in cells through a dynamic binding to Sra1, whereas its physical interaction with HSPC300 protected free HSPC300 from the proteasome-mediated degradation and stimulated the HSPC300-WAVE2 complex formation. By contrast, Nudel showed little or no interactions with the Sra1-Nap1-Abi1-WAVE2 and the Sra1-Nap1-Abi1-HSPC300 complexes as well as the mature WRC. Depletion of Nudel by RNAi led to general subunit degradation and markedly attenuated the levels of mature WRC. It also abolished the WRC-dependent actin polymerization in vitro and the Rac1-induced lamellipodial actin network formation during cell spreading. Therefore, Nudel is important for the early steps of the WRC assembly in vivo by antagonizing the instability of certain WRC subunits and subcomplexes.

作者简介：

朱学良

研究员，副所长，细胞生物学国家重点实验室（筹）主任

1985年毕业于中国科技大学生物系，1988年在该校获硕士学位。1990年赴美，以联合培养方式先后在加州大学圣地亚哥分校病理系及德州大学圣安东尼奥健康科学中心生物技术研究所进行四年博士论文工作，从事肿瘤抑制蛋白Rb功能的研究。1995年在中科院上海细胞所获博士学位，同年成为上海生命科学研究中心的博士后并任课题组长。1997年被聘为研究组长，副研究员，1999年晋升研究员，博士生导师。次年转入中科院上海生命科学研究院生化与细胞所。2001年3月至8月在加州大学伯克利分校进行访问研究。2001年获国家杰出青年基金支持。《细胞生物学杂志》副主编、《实验细胞学报》、《生物化学与生物物理学报》、《Cell Research》编委、全国膜与细胞生物物理专业委员会委员、上海细胞生物学会理事。

研究方向：细胞周期与运动

研究工作：
细胞周期调控在细胞生命活动中占有重要的地位，而细胞周期的关键，则是实现遗传物质的复制和均等分离。有丝分裂过程以其重要、复杂、精巧及完美展现出强烈的吸引力。我们研究兴趣也涉及生命活动的其他相关领域，如细胞运动性、胞内物质运输等。

细胞的生命活动是由一系列的途径或通路来调控的，各种途径又融为一体，组成既相互制约，又相辅相成的调控网络。我们试图利用分子细胞生物学等手段，通过对蛋白－蛋白之间的相互关系的研究，为细胞周期调控，尤其是有丝分裂调控中重要分子的作用机理作出贡献。曾鉴定出肿瘤抑制蛋白Rb的若干新的结合蛋白，包括转录因子E2F1和Cream1, 染色体着丝点结合蛋白mitosin等。E2F1对细胞周期G1/S转换具有重要功能，它的克隆鉴定很大程度上推动了相关领域的发展；Cream1和mitosin的功能目前不甚清楚。Cream1与多功能转录调节因子TFII-I具有结构相似性，而且，其基因位于一种与认知功能相关的疾病---William´s syndrome的染色体缺失区内，因而有可能与该综合症的某些症状有关。

Mitosin为染色体动粒(kinetochore)外层的组份，含3113个氨基酸，自S期表达成核蛋白，在有丝分裂期被特异性磷酸化并随有丝分裂进程呈现在动粒等细胞器上的动态变化，并在有丝分裂完成后被降解。这些结果提示mitosin可能参与有丝分裂时染色单体的分离过程。由于有丝分裂关系到遗传稳定性，其机理对基础及应用均有重要意义。利用mitosin为钓饵，我们利用酵母双杂交系统筛选到并证实了两个结合蛋白(NudE和Nudel)。NudE和Nudel具有较高的同源性，可能与Lis1一道调节驱动蛋白dynein的功能。Lis1的部分缺失即可导致无脑回症(lissencephaly)，一种因中枢神经细胞的分化和迁移缺陷而产生的遗传病。患者的大脑平滑，智力低下并早逝。Lis1全部缺失的细胞不能存活，说明它是一个必须基因，作用具有明显的剂量效应。而且，Lis1, NudE/Nudel和Dynein这三类蛋白在进化上均非常保守，曾作为影响细胞核在曲霉菌丝体内均匀分布的因子而被鉴定出来，提示该通路的重要性。

我们对Nude/Nudel在有丝分裂期的生化和细胞学进行了深入研究，发现NudE/Nudel与Lis1参与了Dynein在有丝分裂中沿纺锤体向两极运输动粒检查点蛋白的功能，而该功能对检查点失活、后期的启动是重要的。由于Dynein作为驱动蛋白还参与神经细胞迁移、胞内运输等多种生命活动，我们还在深入了解NudE/Nudel和Lis1的作用和机理。

本研究组形成了在工作上紧张严谨，生活上团结活泼的气氛，并以丰富多彩且富于挑战性的研究内容满足对生物科学的热爱、对科学新发现的渴望、和对自然之美的追求。