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广州生物院刘兴国课题组在《自噬》发表文章

2017.7.27

  “相濡以沫”,出自《庄子•大宗师》,指泉水干了,鱼之间吐沫互相润湿。细胞由具有丰富膜结构的细胞器构成,而多能干细胞在命运转变中细胞器之间如何相濡以“膜”,一直不清楚。

  细胞器是分布在细胞质内具有特定形态和功能的微结构,如线粒体、内涵体、自噬体、溶酶体等,它们相互协调,在细胞的代谢变化、信号转导、核质作用中发挥重要作用。体细胞作为特化细胞,需要特化的细胞器来发挥其功能,例如,体细胞大量的能量需求通过有氧呼吸进行,需要数量丰富,内嵴成熟的线粒体;相反,多能干细胞以细胞质的糖酵解为主,线粒体数目稀少,内嵴不成熟。至今,干细胞命运转变中细胞内膜系统的重塑,是一个尚不清楚的基本科学问题。

  体细胞重编程技术不仅极大推动了再生医学的发展,同时也为细胞命运决定的机理研究提供了一个理想的体外模型。刘兴国研究组以Yamanaka三因子“SKO(Sox2, Klf4, Oct4)”诱导的体细胞重编程模型,发现线粒体外膜受体BNIP3L在重编程的早期(第5-7天)发生瞬时的高表达,这一受体使线粒体被自噬体识别,吞噬,然后与溶酶体融合降解。这一过程不要依赖于线粒体电势的降低,暨单个线粒体被降解的命运抉择不依赖其功能良好或丧失,而依赖于外膜受体BNIP3L。进一步的研究表明,内涵体相关蛋白RAB5参与到了SKO重编程中线粒体发生自噬的膜结构mitophagosome的形成。

  该研究展示了干细胞命运转换中内涵体、自噬体、线粒体、溶酶体等多细胞器的高度动态和相互作用,及在蛋白机器的精确调控下的时空重塑规律,并揭示了其相应的功能变化机制。

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