——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國(guó)團(tuán)隊(duì)與廣州醫(yī)科大學(xué)應(yīng)仲富團(tuán)隊(duì)等發(fā)現(xiàn),線粒體未折疊蛋白反應(yīng)(UPRmt)在多能干細(xì)胞命運(yùn)中通過(guò)c-Jun調(diào)控組蛋白乙?;?,進(jìn)而影響間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化(MET)的新模式(mtMET)。這一模式的縮寫MET是“遇見(jiàn)”的過(guò)去式,因此科研人員將這一新模式稱為“線粒體遇見(jiàn)”。該研究證明了UPRmt通過(guò)增強(qiáng)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化促進(jìn)腫瘤遷移和侵襲,發(fā)現(xiàn)了腫瘤治療的潛在新靶點(diǎn),并擴(kuò)展了線粒體反向調(diào)控細(xì)胞核并調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)的研究領(lǐng)域。
UPRmt是重要的線粒體到核的反向調(diào)控途徑。線粒體蛋白穩(wěn)態(tài)失衡、活性氧升高、線粒體和核基因表達(dá)不平衡或線粒體功能障礙均能夠激活UPRmt。激活可以啟動(dòng)由細(xì)胞核編碼的線粒體熱休克蛋白和蛋白酶等基因群轉(zhuǎn)錄活化程序,促進(jìn)線粒體功能在應(yīng)激反應(yīng)中的維持。在線蟲中,UPRmt可以延長(zhǎng)壽命;而在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中,UPRmt在干細(xì)胞命運(yùn)決定和發(fā)育中的作用尚未得到研究。
研究全面檢測(cè)多能性的不同狀態(tài),即獲得、退出以及二細(xì)胞期-著床前-著床后的狀態(tài)轉(zhuǎn)換中UPRmt的變化規(guī)律。結(jié)果表明,多能性獲得、退出時(shí),?UPRmt發(fā)生顯著變化。其中,UPRmt在多能性獲得早期階段短暫激活,隨后逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn),c-Myc是UPRmt激活的關(guān)鍵因子。c-Myc過(guò)表達(dá)能夠增加UPRmt的標(biāo)志物Hsp60表達(dá),而其他轉(zhuǎn)錄因子則無(wú)類似效果。進(jìn)一步,研究顯示,在多能性的獲得中UPRmt的激活抑制MET過(guò)程。同時(shí),檢測(cè)發(fā)現(xiàn),哺乳動(dòng)物早期分化和腫瘤中UPRmt同樣發(fā)揮了調(diào)控MET的作用。UPRmt的激活可以增強(qiáng)癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。
在機(jī)制方面,研究篩選獲得UPRmt反向調(diào)控通路中的全新關(guān)鍵因子c-Jun。c-Jun是原癌基因,能夠抑制多能性獲得,而UPRmt激活則促進(jìn)c-Jun表達(dá)。c-Jun通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控,上調(diào)乙酰輔酶A代謝酶表達(dá),從而降低乙酰輔酶A水平。進(jìn)一步,由于乙酰輔酶A與組蛋白乙酰化相關(guān),研究發(fā)現(xiàn),UPRmt激活減少組蛋白的乙?;貏e是H3K9乙?;?。研究還發(fā)現(xiàn),UPRmt激活減少H3K9Ac與上皮樣相關(guān)基因啟動(dòng)子區(qū)域的結(jié)合。H3K9Ac水平降低,使H3K9Ac與上皮樣相關(guān)基因的結(jié)合減少并抑制上皮樣相關(guān)基因的表達(dá),從而抑制MET。通過(guò)補(bǔ)充乙酰輔酶A的前體物質(zhì),可恢復(fù)H3K9Ac的水平,并恢復(fù)MET相關(guān)基因的表達(dá)水平。
上述研究揭示了在多能干細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控中UPRmt通過(guò)c-Jun降低乙酰輔酶A水平,減少組蛋白乙?;?,進(jìn)而抑制MET的新通路。這種線粒體調(diào)控MET的模式也存在于早期分化和腫瘤領(lǐng)域,是具有廣泛性的生物作用模式。
近期,相關(guān)研究成果以The mitochondrial unfolded protein response inhibits pluripotency acquisition and mesenchymal-to-epithelial transition in somatic cell reprogramming為題,發(fā)表在《自然-代謝》(Nature Metabolism)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。
線粒體未折疊蛋白反應(yīng)通過(guò)調(diào)控間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化阻礙細(xì)胞多能性獲得
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