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周天华教授课题组发现“细胞尾巴”调节的新机制

编辑: 叶治国 时间:2015年12月29日 访问次数:1830

    Cell Research近日在线发表了浙江大学医学院周天华研究小组的最新研究成果—— “NudC regulates actin dynamics and ciliogenesis by stabilizing cofilin 1”。该研究发现,细胞核分布蛋白C(NudC)可通过调控微丝骨架的动态变化,进而调节纤毛生长,并影响斑马鱼胚胎发育。此项工作主要是由博士生张城、张雯、卢毅及杨月红副教授等合作完成。

    正如脊椎动物都有尾巴一样,几乎所有的人体细胞也都有“尾巴”,即细胞纤毛。纤毛是一种富含微管的、突出于细胞外的尾巴状的细胞器,主要功能是运动(动纤毛)或感知外界信号(初级纤毛)。纤毛结构或功能的异常可导致多囊肾、不育、肥胖、智力低下、气管炎、失明、耳聋、内脏器官排列紊乱等许多疾病,这些疾病被统称为纤毛病。然而到目前为止,人们对于纤毛形成、功能调节及纤毛病发生等相关机理仍知之甚少。

    近年的研究表明细胞微丝骨架动态变化与纤毛生长息息相关,然而其内在的分子机制还所知甚少。周天华研究小组发现,在细胞内敲低细胞核分布基因C(NudC)的表达,可导致微丝骨架形成及其动态变化异常,并促进纤毛生长。研究显示,NudC与微丝骨架重要调控因子cofilin 1蛋白存在相互作用,并调控其蛋白的稳定性。下调cofilin 1的表达也会出现与NudC敲低类似的纤毛生长异常表型。该研究组还利用斑马鱼动物模型,证实了NudC 及 cofilin 1在动物体内的生理学功能,在斑马鱼中敲低NudC或 cofilin 1均可使斑马鱼表现出纤毛异常相关表型,如体轴弯曲、心包水肿、内脏器官左右分布异常等。同时,细胞及动物体内相互挽救实验显示,NudC可通过调控cofilin 1的蛋白稳定性,来影响微丝动态变化、纤毛生长及斑马鱼胚胎发育等过程(图1)。综上所述,该研究发现了NudC在微丝骨架调控、纤毛生长及斑马鱼胚胎发育中的新功能,为人们进一步认识纤毛形成及其功能调节提供新思路,有助于深入了解纤毛病的发生机理。

    该研究项目得到了国家科技部、国家自然科学基金、教育部、浙江省自然科学基金等的资助,同时还受到了基础医学系刘伟教授和中科院上海生化细胞所朱学良研究小组的帮助。


 图1. NudC通过稳定cofilin 1 蛋白进而调控纤毛生长的示意图。