EMBO：神经细胞凋亡新机制

袁增强研究组EMBO解析细胞凋亡

　　

生物通报道：来自中科院生物物理研究所，北京生命科学院，厦门大学的研究人员发表了题为“Lysine methylation of FOXO3 regulates oxidative stress-induced neuronal cell death”的文章，报道了转录因子FOXO3的一种新的翻译后修饰——赖氨酸甲基化及其在在神经细胞凋亡过程中所起的作用。相关成果公布在分子生物学杂志EMBO reports在线版上。

文章的通讯作者是生物物理研究所袁增强研究员，这项研究由袁增强研究组、北京生命科学院董梦秋研究组以及厦门大学尤涵研究组合作完成，文章第一作者是研究生谢琦博、郝玉民。袁增强研究组主要研究方向为利用动物疾病模型和分子生物学手段及信号转导技术来研究并阐明上述疾病发生发展的分子机制，为临床疾病的诊疗提供理论基础（详情见专访袁增强：共享资源 提高研发效率——记国内第一个Hippo研究联盟成立）。文章第一作者是

转录因子FOXO家族在氧化压力介导的神经细胞凋亡过程中发挥着非常重要的作用。当前已经发现，FOXO存在着磷酸化、乙酰化、泛素化等翻译后修饰，对其功能存在重要的调控作用。

在这篇文章中，研究人员发现FOXO存在一种新的翻译后修饰——赖氨酸甲基化。赖氨酸甲基转移酶Set9可以甲基化FOXO3的270位赖氨酸，抑制其DNA结合能力和转录活性。赖氨酸甲基化修饰下调了FOXO3的下游促凋亡基因Bim的表达，从而抑制了神经细胞的凋亡。

这是首次发现FOXO3存在赖氨酸甲基化修饰，并且阐明了这种修饰抑制了其介导的神经细胞凋亡。

在这一研究领域，去年袁增强研究组还发表文章，介绍了有关c-Abl-MST1信号通路介导的氧化压力条件下的神经细胞凋亡研究方面的成果，他们发现了在氧化压力条件下酪氨酸激酶c-Abl作为上游激酶可以引起 MST1在酪氨酸433位点的磷酸化，而这一磷酸化稳定并激活了MST1：一方面，泛素连接酶CHIP介导了MST1泛素化降解过程，c-Abl通过磷酸化MST1抑制了其泛素化降解途径从而稳定了MST1；另一方面，氧化压力引起的MST1酪氨酸433位点的磷酸化加强了MST1与FOXO3之间的相互作用进而激活FOXO3的促凋亡转录功能。

进一步的研究表明，c-Abl介导的MST1酪氨酸433位点的磷酸化对于氧化压力引起的体外原代培养和在体的海马神经元的细胞凋亡至关重要。这项研究阐明了c-Abl-MST1信号通路可能参与了神经退行性疾病的病理过程，对于治疗以神经细胞凋亡为特征的老年痴呆症和帕金森氏病等神经退行性疾病提供了理论基础和潜在的药物设计靶标。（生物通：万纹）

原文摘要：

Lysine methylation of FOXO3 regulates oxidative stress-induced neuronal cell death

FOXO transcription factors have a critical role in oxidative stress-induced neuronal cell death. A variety of post-translational modifications of FOXO family proteins have been reported, including phosphorylation, acetylation, ubiqutination and recently arginine methylation. Here, we demonstrate that the methyltransferase Set9 methylates FOXO3 at lysine 270. Methylation of FOXO3 leads to the inhibition of its DNA-binding activity and transactivation. Accordingly, lysine methylation reduces oxidative stress-induced and FOXO3-mediated Bim expression and neuronal apoptosis in neurons. Collectively, these findings define a novel modification of FOXO3 and show that lysine methylation negatively regulates FOXO3-mediated transcription and neuronal apoptosis.

作者简介：

袁增强研究员简介：
专家类别：****,研究员

简历 & 研究组工作摘要：
1995年 本科毕业于青岛大学医学院临床医学；1998年301医院军医进修学院病理生理学硕士；2003年 毕业于南佛罗里达大学，获得博士学位；2003-2007年 哈佛医学院病理系博士后；2007年****引进中国科学院生物物理研究所，任研究员, 博士生导师。

课题组研究方向简介：
随着人口老龄化的不断加剧，神经系统疾病，尤其是老年痴呆、帕金森氏病等神经退行性病变和心脑血管疾病的发病率呈逐年递增和年轻化趋势。对上述重大疾病分子病理学机制及防治措施的研究尤为重要。我们课题组利用动物疾病模型和分子生物学手段及信号转导技术来研究并阐明上述疾病发生发展的分子机制，为临床疾病的诊疗提供理论基础。
主要方向包括：
（1）帕金森病相关基因DJ-1、Parkin和Pink等的功能和分子调控机制；
（2）老年性痴呆和缺血性脑病的分子信号转导系统；
（3）蛋白激酶MST1的功能及其调节机制；
（4）线粒体形态和功能动态调节的分子信号转导机制；
（5）心脑血管疾病相关的膜蛋白/离子通道的结构和功能研究；
（6）蛋白质翻译后修饰（磷酸化、泛素化、乙酰化等）在神经系统疾病和肿瘤中的功能及其调节机制。