發(fā)布時(shí)間:2017-07-26來(lái)源:供稿:干細胞所 劉興國
7月19日,國際著(zhù)名學(xué)術(shù)雜志《自噬》(Autophagy)在線(xiàn)發(fā)表了中科院廣州生物醫藥與健康研究院劉興國研究組的最新研究成果“BNIP3L-dependent Mitophagy Accounts for Mitochondrial Clearance during Three Factors Induced Somatic Cell Reprogramming”。該研究以Yamanaka三因子介導的體細胞重編程為研究模型,在亞細胞水平發(fā)現了多能性獲得中內涵體、自噬體、線(xiàn)粒體等細胞內膜系統膜轉運,進(jìn)行細胞器組分重塑和功能變化的規律。
“相濡以沫”,出自《莊子?大宗師》,指泉水干了,魚(yú)之間吐沫互相潤濕。細胞由具有豐富膜結構的細胞器構成,而多能干細胞在命運轉變中細胞器之間如何相濡以“膜”,一直不清楚。細胞器是分布在細胞質(zhì)內具有特定形態(tài)和功能的微結構,如線(xiàn)粒體、內涵體、自噬體、溶酶體等,它們相互協(xié)調,在細胞的代謝變化、信號轉導、核質(zhì)作用中發(fā)揮重要作用。體細胞作為特化細胞,需要特化的細胞器來(lái)發(fā)揮其功能,例如,體細胞大量的能量需求通過(guò)有氧呼吸進(jìn)行,需要數量豐富,內嵴成熟的線(xiàn)粒體;相反,多能干細胞以細胞質(zhì)的糖酵解為主,線(xiàn)粒體數目稀少,內嵴不成熟。至今,干細胞命運轉變中細胞內膜系統的重塑,是一個(gè)尚不清楚的基本科學(xué)問(wèn)題。
體細胞重編程技術(shù)不僅極大推動(dòng)了再生醫學(xué)的發(fā)展,同時(shí)也為細胞命運決定的機理研究提供了一個(gè)理想的體外模型。劉興國研究組以Yamanaka三因子“SKO(Sox2, Klf4, Oct4)”誘導的體細胞重編程模型,發(fā)現線(xiàn)粒體外膜受體BNIP3L在重編程的早期(第5-7天)發(fā)生瞬時(shí)的高表達,這一受體使線(xiàn)粒體被自噬體識別,吞噬,然后與溶酶體融合降解。這一過(guò)程不要依賴(lài)于線(xiàn)粒體電勢的降低,暨單個(gè)線(xiàn)粒體被降解的命運抉擇不依賴(lài)其功能良好或喪失,而依賴(lài)于外膜受體BNIP3L。進(jìn)一步的研究表明,內涵體相關(guān)蛋白RAB5參與到了SKO重編程中線(xiàn)粒體發(fā)生自噬的膜結構mitophagosome的形成。
該研究展示了干細胞命運轉換中內涵體、自噬體、線(xiàn)粒體、溶酶體等多細胞器的高度動(dòng)態(tài)和相互作用,及在蛋白機器的精確調控下的時(shí)空重塑規律,并揭示了其相應的功能變化機制。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院、廣東省、廣州市項目的支持。
SKO重編程中的細胞器重塑
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