清华大学第一单位完成Nature论文

来自清华大学生科院，科罗拉多大学等处的研究人员利用秀丽线虫作为研究放射旁观者效应RIBE的模型，发现了第一个RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，为了解放射旁观者效应RIBE提供了重要的新见解，也有助于阐明了癌症放疗过程中产生副作用的生物机制。

　　

生物通报道：来自清华大学生科院，科罗拉多大学等处的研究人员发表了题为“Cysteine protease cathepsin B mediates radiation-induced bystander effects”的文章，利用秀丽线虫作为研究放射旁观者效应RIBE的模型，发现了第一个RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，为了解放射旁观者效应RIBE提供了重要的新见解，也有助于阐明了癌症放疗过程中产生副作用的生物机制。

这一研究成果公布在7月20日的Nature杂志上，清华大学生科院的薛定教授为本文的通讯作者，薛定教授研究组以秀丽线虫为主要动物模型，研究细胞凋亡的调控机制，磷酸脂在生物膜上不对称分布的调控机制，父本线粒体在早期胚胎发育过程中选择性清除的分子机制等。

癌症放疗在癌症治疗历史上扮演了重要角色，但是接受放疗治疗的患者会出现脱发，疲劳等一系列的副作用。这一原因就在于放射旁观者效应 (radiation-induced bystander effects，RIBE)，RIBE是指旁观者细胞出现诸如细胞死亡、基因突变、染色体不稳定等类似于直接受到放射的细 胞出现的反应。旁观者细胞可以指与放射细胞邻近的细胞，也可以指用放射细胞的上清液培养的细胞。因此旁观者细胞与放射细胞可相邻，也可不相邻。研究人员认为放射诱导旁观者效应发生的机制与分泌可溶性扩散因子、氧化新陈代谢、细胞缝隙连接胞间通讯等有关。

这个过程是一个独特的过程，会引起基因组的不稳定性，应激反应，并且改变细胞凋亡或细胞增殖。虽然放射旁观者效应对放射防护，辐射安全和放射治疗具有重要意义，但是对于这一效应的作用因子，以及其作用机制，科学家们仍知之甚少。

在最新这篇文章中，研究人员利用秀丽线虫作为研究放射旁观者效应RIBE的模型，发现了第一个RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，这是一种人组织的同源物。如果动物照射了紫外线或电离γ射线，就会分泌CPR-4，研究人员发现CPR-4也是用于抑制未辐射动物细胞死亡，以及胚胎致死率增加的条件培养基中的主要作用因子。

此外，研究人员通过进一步实验，发现CPR-4还能在距离辐射照射远端的未辐射区域引发这些作用和应激反应。CPR-4的活性由p53同源物CEP-1介导调控，并且CPR-4似乎能通过作用于胰岛素样生长因子受体DAF-2，释放RIBE。

这些研究成果为了解放射旁观者效应RIBE提供了重要的新见解，也有助于确定其它RIBE因素及其作用机制。

薛定研究组之前还曾通过父本线粒体染色、免疫荧光染色、结构照明显微技术（SIM）以及电子显微成像技术，首次揭示了在秀丽隐杆线虫中，线粒体动态（mitochondrial dynamics）在调控父本线粒体清除方面起到的重要作用，并为父本线粒体是如何被特异性地识别并清除和母本线粒体如何被保存下来提供了重要的启示。

研究结果揭示，在受精卵的发育过程中，线粒体的状态和完整性决定了是父本线粒体还是母本线粒体被清除。在绝大多数动物中，有损伤的父本线粒体最后被清除了。

另外，早在2014年，薛定研究组通过在线虫生殖腺中重新构建CRISPR/Cas9核糖核酸蛋白复合体，并首次使用商业化合成的寡聚核苷酸作为修复模板，实现线虫基因组的靶向基因定点突变。

（生物通：万纹）

作者简介：

薛定 博士

教授，长江讲座教授，****专家

工作经历：

1981-1986年， 中国科技大学生物系 学士

1986-1987年， 中国科学院上海细胞生物学研究所 研究生

1988-1989年, 美国康涅狄格大学医学院 研究生

1989-1993年, 美国哥伦比亚大学生命科学系 发育生物学博士

1994-1997年， 美国麻省理工学院大学生物系 博士后

1997年至今， 美国科罗拉多大学波德分校， 助理教授、副教授（tenured）、教授

2007-2013年， 清华大学生命学院 讲席教授

2013年至今 清华大学生命学院 教授，博士生导师，“****” 专家

2008-2014， 瑞典卡罗琳斯卡医学院 外籍教授

主要科研领域与方向:

以秀丽线虫为主要动物模型，研究细胞凋亡的调控机制，磷酸脂在生物膜上不对称分布的调控机制，父本线粒体在早期胚胎发育过程中选择性清除的分子机制，乙型肝炎病毒致病的机制和筛药，以及由非正常的细胞凋亡及磷酸脂不对称分布引起的疾病，如癌症，自身免疫疾病等。

原文标题：

Cysteine protease cathepsin B mediates radiation-induced bystander effects