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—— 第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼 ——

  厦门大学生命科学学院林圣彩教授团队在科学基金重点项目、创新研究群体和科技部“973”计划等项目的支持下,经多年的潜心研究,破解了高等动物细胞在生长因子缺乏条件下如何启动自噬的分子机理,这是细胞自噬研究领域的一个重大突破。该研究成果于4月27日发表在Science杂志上。

  对细胞自噬的分子机制的研究始于上世纪90年代,主要以单细胞生物酿酒酵母为模型。目前,对该单细胞生物自噬核心成分及信号通路的了解较多。然而,与单细胞生物不同,在多细胞生物内,外界营养元素要依赖于生长因子的调控才能被转运到细胞内。一旦细胞外的生长因子匮乏,细胞便必须启动自噬以维持能量平衡。细胞生长因子通过其各自的受体结合,激活了下游的激酶AKT,而激活后的AKT继而磷酸化又一激酶底物GSK3并抑制其活性,从而传递其调控细胞生长相关的指令。反之,在没有生长因子的情况下,GSK3呈现有活性。

  林圣彩教授课题组的研究成果发现在生长因子缺失的情况下,GSK3激酶能磷酸化乙酰转移酶TIP60(也称为KAT5),使后者的乙酰转移酶活性被激活,激活的乙酰转移酶进而导致自噬信号通路中的核心蛋白激酶ULK1的乙酰化水平和激酶活性增强,从而启动细胞自噬。这一发现揭示了多细胞生物在生长因子缺失条件下细胞自噬的信号通路。他们在研究的过程中还发现该条信号通路独立于介导葡萄糖饥饿的AMPK-ULK1的信号通路。

  林教授长期致力于细胞生长、死亡、自噬相关的细胞信号转导的研究。近年来,在Science、Nature Cell Biology、Developmental Cell、Nature Chemical Biology等期刊上发表了一系列重要研究成果。该篇文章的灵感源于其2009年9月发表在Nature Cell Biology上的一篇文章。他们发现Axin通过形成不同的多蛋白复合体来控制p53活性的阈值,从而实现p53选择性地决定细胞死亡或DNA修复命运。当时他们发现TIP60在电泳胶上迁移出3条不同条带的现象,之后通过质谱技术鉴定了Ser86和Ser90两个磷酸化位点,并不久之后确定了GSK3是催化Ser86磷酸化的激酶。继而,他们通过多渠道的研究最终揭示了上述由生长因子缺失引发的细胞自噬信号通路。

  自噬作用是一种细胞保护机制,是用来保护细胞度过饥饿和清除细胞内的堆积物。神经退化性疾病被认为就是由于细胞内沉积过多的β淀粉样蛋白引发神经细胞死亡所导致的。但是,事实上,不仅是健康的细胞需要它来应对饥饿,癌细胞也要。也就是说,如果我们能调控细胞自噬,我们也就有可能找到癌症等疾病治疗的“钥匙”——至少是一种思路。

  该研究得到国家青年科学基金项目、重点项目和创新研究群体项目的资助。

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