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Developmental Cell | 李磊课题组与合作者揭示巨胞饮的转录调控机制

     2024年2月6日,bat365在线平台网站、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室李磊课题组和中科院生物物理研究所蔡华清课题组在Developmental Cell合作发表了题为“An oscillatory transcription factor complex in Dictyostelium enables adaptive changes in macropinocytosis during the growth-to-development transition”的研究论文。该项研究揭示了细胞在营养充足的环境中维持巨胞饮作用和在应对营养胁迫时下调巨胞饮水平的分子调控机制。

     巨胞饮(macropinocytosis)是细胞非选择性内吞胞外液体的主要途径之一。该过程由细胞骨架重排驱动质膜形成内吞囊泡,包裹胞外液体及溶质。这一特殊的内吞行为存在于多种细胞类型和组织器官中,既参与营养摄取、抗原呈递、突触信号调节、质膜损伤修复等重要的生理活动,也与许多疾病的发生密切相关。虽然巨胞饮的发现已近一个世纪,但由于缺乏适合遗传筛选和便于操作的细胞模型,相关研究一直落后于其他胞吞和膜运输过程。

     研究者首先通过正向遗传筛选和质谱等方法鉴定到两个与巨胞饮作用相关的转录因子,分别为同源异形转录因子Hbx5Myb家族转录因子MybG。通过显微成像、生化实验、RNA-Seq和ChIP-Seq等方法,发现Hbx5MybG在营养生长阶段定位在细胞核中,通过形成异源复合体调控一系列与巨胞饮作用相关基因的表达,维持高的巨胞饮水平。在营养胁迫时,节律性cAMP信号通过诱导Hbx5周期性的磷酸化和去磷酸化,引起Hbx5-MybG复合体发生核质穿梭,进而导致巨胞饮作用相关基因表达的下调。最终随着发育进程中cAMP节律信号频率的升高,Hbx5-MybG复合体停止核质穿梭而被滞留在细胞质中,从而关闭促进巨胞饮作用的基因的表达,协助细胞向定向迁移行为模式的转变(图1)。这项工作不仅为探索细胞应对环境变化的分子机制提供了新视角,也为研究节律信号在细胞中的解码机制提供了新方向。

图1. Hbx5-MybG复合体通过核质穿梭调控巨胞饮的模式图

 

     北京大学李磊研究员和中科院生物物理研究所蔡华清研究员为该论文的共同通讯作者。中科院生物物理研究所博士研究生郝亚洲、副研究员杨艺红、北京大学医学部博士后涂慧和北京大学已毕业博士研究生郭仲龙为共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室的资助。

 

论文链接:https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(24)00033-9