Cell子刊:决定细胞命运的关键蛋白

2014-2-14 11:11 来源: 生物通
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  加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现,广为人知的UPF1蛋白具有一个新功能。这种蛋白能够作用于一个重要的生物学通路,决定未成熟神经细胞的命运,是继续保持类似干细胞的状态,还是进一步分化成为功能性的神经元。文章于二月十三日发表在Cell Reports杂志的网络版上。

  无义介导的mRNA降解简称为NMD,能够选择性降解含有翻译提前终止密码子PTC的mRNA,从而防止对机体内产生有害的截短蛋白(truncated proteins),它是真核生物中广泛存在的一种高度保守的有效监督机制。NMD是公认的基础性细胞活动,不过人们对这一过程还不甚了解。

  加州大学的Miles F. Wilkinson教授与博士后Chih-Hong Lou等人发现,UPF1蛋白是NMD通路所必须的,这种蛋白能够通过这个关键过程决定细胞的命运。这项研究为人们提供了重要的线索,有助于开发新药物用于孤独症、精神分裂症等神经学疾病的治疗。

  目前,人们所了解的NMD主要有两大作用。第一,NMD可作为帮助细胞清除错误性信使RNA(mRNA)的质控机制,这种分子负责将遗传学信息转化为生命所需的蛋白质。第二,NMD能降解特定群体的正常mRNA。NMD的第二种功能被认为具有重要的生理学意义,但迄今为止人们还不确定事实是否如此。

  Wilkinson及其同事发现,UPF1可以作为分子开关,决定未成熟的(无功能)神经细胞何时分化成为有功能的神经元。UPF1蛋白能够触发特定mRNA的降解,这种mRNA编码TGF-Beta信号通路中的一种蛋白,该通路可促进神经元的分化。这种mRNA被降解后,其编码蛋白就无法合成,从而阻止神经细胞的分化。就这样Wilkinson及其同事首次鉴定了,NMD驱动正常生物学反应的分子回路。

  研究显示,NMD还能促使细胞降解编码增殖抑制子的mRNA。Wilkinson指出,NMD能在此基础上促进干细胞特征性的增殖状态。

  “这些发现有广泛的临床应用前景,”Wilkinson说。“NMD能够促进类似干细胞的状态,人们可以对此加以利用,将已分化细胞更有效地重编程为干细胞。”

  “在包括人类在内的不同物种中,NMD对于大脑的正常发育至关重要。NMD存在缺陷的人通常有智力障碍,同时往往还患有精神分裂症和孤独症。我们的研究为治疗这类疾病带来了重要启示,人们可以通过治疗药物增强患者体内的NMD,帮助他们维持干细胞和已分化神经元之间的正确平衡,恢复大脑的正常功能。”