科學研究
葉茂教授研究小組在《美國科學院院刊》(PNAS)上解析細胞周期調控新機制(圖文)
2018年04月17日    查看

來源:2003网站太阳集团通訊員:符婷

我校化學生物傳感與計量學國家重點實驗室、2003网站太阳集团和化學化工學院共同建設的“分子科學與生物醫學實驗室(MBL實驗室)”葉茂教授研究小組,在細胞周期調控機制領域取得重要進展。該研究在國際上首次發現了細胞周期蛋白激酶抑制子p21的去泛素化酶USP11,證實了USP11通過去泛素化并穩定p21在細胞周期進程中發揮關鍵作用,以及在遭受DNA損傷時,維持細胞生長抑制與細胞凋亡之間的平衡。相關研究成果以“Deubiquitylation and stabilization of p21 by USP11 is critical for cell cycle progression and DNA damage responses”為題發表于《美國科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America( https://doi.org/10.1073/pnas.1714938115, 2018)

細胞增殖是細胞生命活動的重要特征之一,它的功能依賴于細胞周期的有序運行。p21是細胞周期蛋白依賴性激酶抑制子家族中的重要成員,在細胞周期調控中占據核心地位。它能通過結合并抑制細胞周期所有時相中的細胞周期素依賴激酶(Cyclin-dependent kinases CDKs)複合物活性,介導細胞周期停滞。盡管p21的調控已經被研究了二十多年,但是在細胞中p21蛋白穩定性調控并不十分清楚。這篇文章的重要學術貢獻就是找到了直接穩定并調控p21的分子----USP11。

葉茂教授研究小組通過研究發現p21是去泛素化酶USP11的重要下遊效應因子,USP11能夠直接與p21相互作用并去泛素化和穩定p21。敲低USP11後,p21的半衰期明顯縮短,促使更多細胞從DNA合成前期(G1期)向DNA合成期(S期)轉換。在USP11缺失的細胞中,DNA損傷無法誘導p21的累積,導緻DNA合成後期(G2期)檢驗點被廢除,最終引發凋亡。該研究還發現USP11能同時抵抗并逆轉SCFSKP2, CRL4CDT2, APC/CCDC20等多種E3泛素連接酶複合物對p21的泛素化作用,表明USP11對p21的穩定性調控是細胞周期時相非依賴的,揭示了細胞中p21的蛋白水平是處于USP11介導的穩定和蛋白酶體介導的降解之間的動态平衡。

惡性腫瘤最基本的生物學特征是腫瘤細胞失控性增殖,而細胞失控性增殖的生物學基礎是細胞周期的紊亂。本研究進一步發現在非小細胞肺癌臨床樣本中USP11與p21表達水平呈明顯的正相關,細胞實驗和動物實驗也證明USP11通過穩定p21調控非小細胞肺癌增殖。本研究的成果将為選擇抗腫瘤特異性藥物靶點、優化抗腫瘤治療措施提供科學基礎。

2003网站太阳集团博士研究生鄧堂剛為該論文第一作者,碩士研究生闫國貝和雲南省腫瘤醫院宋鑫教授為并列第一作者,葉茂教授、譚蔚泓教授以及中南大學劉靜教授為通訊作者,該研究得到了國家自然科學基金委、科技部、教育部等部門的科研資助。

原文鍊接:http://www.pnas.org/content/early/2018/04/13/1714938115?from=singlemessage