解开细胞凋亡之谜 女学者09连发两篇文章

　　

生物通报道：早年毕业于山东大学的王晓晨博士1999年留学美国科罗拉多大学分子与细胞发育生物学系，完成博士后研究工作后回国，现任北京生命科学研究所研究员，近期其研究小组在接连在PLoS Genetics，Development杂志上发表文章，解开细胞凋亡之谜。

Caenorhabditis elegans Myotubularin MTM-1 Negatively Regulates the Engulfment of Apoptotic Cells

第一篇文章报道了秀丽线虫肌管素磷酸酶MTM-1负调控凋亡细胞吞噬过程。细胞凋亡是动物发育中的重要环节之一。其中凋亡细胞的清除能防止凋亡细胞中的有害物质外泄而伤害正常细胞，凋亡细胞清除缺陷会导致炎症和免疫紊乱。在秀丽线虫中，凋亡细胞会迅速被相邻的吞噬细胞识别、吞噬并降解。已知两条部分冗余的信号通路ced-1/6/7/；psr-1/ced-2/5/12/10正调控该过程，但其如何被负调控尚不清楚。

该文章以秀丽线虫为模式生物，通过RNA干扰筛选获得候选基因mtm-1.该基因编码一个具有双特异性的磷酸酶，可特异地水解PI3P和PI(3,5)P2生成PI和PI5P。该基因在进化上较为保守，人类mtm1基因与线虫有很高的同源性。人mtm1基因突变会导致X染色体连锁的肌管性疾病，但其致病机制尚不清楚。RNA干扰mtm-1可部分减轻ced-1/6/7/2突变体的凋亡细胞吞噬缺陷，但ced-5/12/10突变体无显著改变。表明遗传学上mtm-1作用于psr-1/ced-2/5/12/10信号通路并通过CED-5/12/10复合体起作用。

该文章利用显微成像技术，跟踪细胞凋亡的发生以及凋亡细胞的持续时间，证明mtm-1调控凋亡细胞吞噬而不影响细胞凋亡的总数。进一步，利用CED-1:GFP、ACT-5:GFP、LMP-1:GFP和GFP:RAB-7等荧光蛋白标记，证明mtm-1 RNA干扰可加快ced-1/6/7/2突变体凋亡细胞吞噬过程。

为了研究mtm-1是否通过调控PI3P而调控凋亡细胞吞噬，该文章检测了负责生成PI3P的激酶piki-1与vps-34的突变体及双突变体，发现单个突变体表现出较弱的凋亡细胞吞噬缺陷表型，而在双突变体中表型明显增强。在两个激酶都缺失的遗传背景下，mtm-1 RNA干扰不能减轻ced-1/6/7突变体的凋亡细胞吞噬缺陷表型，说明mtm-1调控该过程是依赖于其水解PI3P的磷酸酶功能。

MTM-1在数种已知的吞噬细胞中表达，并特异的定位在细胞膜上。跟踪荧光蛋白发现GFP:MTM-1可结合到凋亡细胞的吞噬体膜上并在数十分钟后与膜分离。该文章利用特异识别PI3P的荧光蛋白标记YFP:2xFYVE, 发现在mtm-1突变体的表皮细胞内的膜泡结构上PI3P水平显著增加。以上结果表明mtm-1很有可能是通过调控细胞膜上的PI3P水平而影响Rac GTPase CED-10的活性从而实现对凋亡细胞吞噬的调控。


C. elegans Rab GTPase activating protein TBC-2 promotes cell corpse degradation by regulating the small GTPase RAB-5

这篇文章报道了GTP水解激活蛋白TBC-2在凋亡细胞清除过程中的功能。文章以线虫为模式生物，通过遗传筛选获得凋亡细胞清除异常突变体，并将其所影响基因tbc-2克隆，tbc-2编码一个具有TBC结构RAB GTPase的GAP。TBC-2具有3个结构：PH, SMC和TBC。根据结构缺失分析，表明这三个结构对于TBC-2发挥凋亡细胞清除功能都是不可或缺的。其中SMC结构负责将TBC-2定位在吞噬体上。TBC-2的GAP活性的破坏会造成TBC-2彻底失去凋亡细胞清除功能，表明TBC-2的GAP活性对于凋亡细胞降解是必须的。

研究人员发现rab-5 RNAi可以缓解tbc-2突变体中凋亡细胞降解的缺陷，同时过表达持久激活的RAB-5也会造成类似于tbc-2突变体中凋亡细胞降解的缺陷，表明在凋亡细胞降解的过程中，TBC-2可能调控RAB-5。

为了进一步了解TBC-2是如何通过调节RAB-5进而调控凋亡细胞降解过程，该文章在tbc-2突变体中追踪了RAB-5在吞噬体上的动态分布，发现在突变体中RAB-5从吞噬体上的释放被延迟了，同时发现吞噬体对RAB-7的募集，吞噬体与溶酶体的融合，以及吞噬体的酸化都受到了影响，表明TBC-2在吞噬体上可以下调RAB-5的活性，促使RAB-5从吞噬体上释放，进而促进吞噬体进一步成熟。

附：
王晓晨 博士
北京生命科学研究所研究员
Xiaochen Wang, Ph.D.
Assistant Investigator, NIBS, Beijing, China

Phone：[phone]
Fax： [phone]
E-mail：[e-mail]

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么样被调控和执行的。在线虫中通过遗传学的研究已经鉴定了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。

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