上海交通大学，华东理工大学最新Nature子刊发现关键应激感应新机制

　　

生物通报道：来自上海交通大学基础医学院，华东理工大学等处的研究人员利用活细胞中同时表达氧化还原荧光探针ro-GFP和一个荧光标记的名为核磷蛋白（NPM1）的核仁蛋白，在同一细胞实时观察发现了核仁蛋白NPM1感应核仁应激的作用机制。这不仅为理解核仁的新功能提供线索，还可能解释化疗药物治疗相关白血病的作用原理。

这一研究成果公布在11月28日的Nature Communications杂志上，文章的通讯作者是上海交通大学易静教授，与杨洁副教授，第一作者为研究组博士研究生杨凯，易静教授早年毕业于上海第二医科大学，研究方向为活性氧相关的细胞信号转导和蛋白质修饰。她曾先后负责5项国家自然科学基金项目，在国内外期刊杂志上发表论文80余篇。

核仁是细胞核内合成和装配核糖体亚基的场所，在经典的细胞生物学概念中只负责核糖体生物合成。近十多年来亚细胞的蛋白组学发现大量蛋白质在核仁和核质之间穿梭移位，原因不明。同时，很多文献报导多种类型的应激刺激都会引起核仁蛋白的移位并激活著名的应激信号通路p53通路，造成所谓的“核仁应激（nucleolar stress）”。关于核仁应激激活p53的缘由曾有多种解释，而为什么各种细胞应激都会表现为核仁应激则尚无人回答。

易静研究组针对这一问题，用活细胞中同时表达氧化还原荧光探针ro-GFP和一个荧光标记的名为核磷蛋白（NPM1）的核仁蛋白，并在同一细胞实时观察等方法，发现各种不同刺激如饥饿、辐射、低氧、高温和化疗药物放线菌素D等均像双氧水一样引起核仁区室的氧化，进而触发NPM1从核仁移位到核质。

研究人员通过在同一个活细胞观察野生型和突变型的NPM1移位模式以及观察NPM1单独或与氧化修饰催化酶融合的蛋白的移位模式，明确了NPM1上一个半胱氨酸残基C275的氧化（类型为谷胱甘肽化）修饰导致该蛋白与核仁的rDNA和rRNA解离，离开核仁进入核质。

文章最后证明，尽管前人提出的激活p53的核仁应激相关蛋白确实参与了该事件，但是，如果NPM1滞留于核仁不发生移位，如同文章中制作的突变体NPM1那样，那么核仁应激是无法引起p53激活的，从而厘清了前人所述多个分子与NPM1在介导p53激活中的角色关系。

这项研究利用氧化还原探针和活细胞影像技术研究核仁蛋白NPM1感应核仁应激的工作，通过实时观察到的核仁氧化以及随后核仁蛋白的氧化和移位来解释核仁应激的感知和应答过程。最近报导化疗药物放线菌素D治疗白血病的作用需要与NPM1的C275结合。因此，核仁应激感应的氧化还原机制不仅为理解核仁的新功能提供线索，还可能解释化疗药物治疗相关白血病的作用原理。

作者简介：

易静，女，1957年2月生，上海交通大学医学院细胞生物学教授、博士生导师、基础医学院副院长。1994年毕业于上海第二医科大学，获人体组织学和细胞生物学专业博士学位，1993至1994年在法国国立健康卫生研究院（INSERM）第28单位做博士后，2001年1至2002年在美国伊利诺宜大学芝加哥分校做访问学者。研究方向：活性氧相关的细胞信号转导和蛋白质修饰。先后负责5项国家自然科学基金项目，在国内外期刊杂志上发表论文80余篇，其中SCI收录杂志论文20余篇，曾获教育部科技进步二等奖。连续两届担任中国细胞生物学会常务理事、医学细胞生物学分会副主任和细胞生物学教学和普及分委会副主任、上海细胞生物学会副理事长兼秘书长。

现任《中国细胞生物学报》、《Oxidative Medicine and Cellular Longevity》杂志编委。
 

原文摘要：

A redox mechanism underlying nucleolar stress sensing by nucleophosmin

The nucleolus has been recently described as a stress sensor. The nucleoplasmic translocation of nucleolar protein nucleophosmin (NPM1) is a hallmark of nucleolar stress; however, the causes of this translocation and its connection to p53 activation are unclear. Using single live-cell imaging and the redox biosensors, we demonstrate that nucleolar oxidation is a general response to various cellular stresses. During nucleolar oxidation, NPM1 undergoes S-glutathionylation on cysteine 275, which triggers the dissociation of NPM1 from nucleolar nucleic acids. The C275S mutant NPM1, unable to be glutathionylated, remains in the nucleolus under nucleolar stress. Compared with wild-type NPM1 that can disrupt the p53–HDM2 interaction, the C275S mutant greatly compromises the activation of p53, highlighting that nucleoplasmic translocation of NPM1 is a prerequisite for stress-induced activation of p53. This study elucidates a redox ……