叶茂教授研究小组在《美国科学院院刊》(PNAS)上解析细胞周期调控新机制(图文)

 

 

 

来源:生物学院 通讯员:符婷

 

 

 

我校化学生物传感与计量学国家重点实验室、生物学院和化学化工学院共同建设的“分子科学与生物医学实验室(MBL实验室)”叶茂教授研究小组,在细胞周期调控机制领域取得重要进展。该研究在国际上首次发现了细胞周期蛋白激酶抑制子p21的去泛素化酶USP11,证实了USP11通过去泛素化并稳定p21在细胞周期进程中发挥关键作用,以及在遭受DNA损伤时,维持细胞生长抑制与细胞凋亡之间的平衡。相关研究成果以“Deubiquitylation and stabilization of p21 by USP11 is critical for cell cycle progression and DNA damage responses”为题发表于《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ( https://doi.org/10.1073/pnas.1714938115, 2018

 

细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一,它的功能依赖于细胞周期的有序运行。p21是细胞周期蛋白依赖性激酶抑制子家族中的重要成员,在细胞周期调控中占据核心地位。它能通过结合并抑制细胞周期所有时相中的细胞周期素依赖激酶(Cyclin-dependent kinases CDKs)复合物活性,介导细胞周期停滞。尽管p21的调控已经被研究了二十多年,但是在细胞中p21蛋白稳定性调控并不十分清楚。这篇文章的重要学术贡献就是找到了直接稳定并调控p21的分子----USP11

 

叶茂教授研究小组通过研究发现p21是去泛素化酶USP11的重要下游效应因子,USP11能够直接与p21相互作用并去泛素化和稳定p21。敲低USP11后,p21的半衰期明显缩短,促使更多细胞从DNA合成前期(G1期)向DNA合成期(S期)转换。在USP11缺失的细胞中,DNA损伤无法诱导p21的累积,导致DNA合成后期(G2期)检验点被废除,最终引发凋亡。该研究还发现USP11能同时抵抗并逆转SCFSKP2, CRL4CDT2, APC/CCDC20等多种E3泛素连接酶复合物对p21的泛素化作用,表明USP11p21的稳定性调控是细胞周期时相非依赖的,揭示了细胞中p21的蛋白水平是处于USP11介导的稳定和蛋白酶体介导的降解之间的动态平衡。

 

恶性肿瘤最基本的生物学特征是肿瘤细胞失控性增殖,而细胞失控性增殖的生物学基础是细胞周期的紊乱。本研究进一步发现在非小细胞肺癌临床样本中USP11p21表达水平呈明显的正相关,细胞实验和动物实验也证明USP11通过稳定p21调控非小细胞肺癌增殖。本研究的成果将为选择抗肿瘤特异性药物靶点、优化抗肿瘤治疗措施提供科学基础。

 

生物学院博士研究生邓堂刚为该论文第一作者,硕士研究生闫国贝和云南省肿瘤医院宋鑫教授为并列第一作者,叶茂教授、谭蔚泓教授以及中南大学刘静教授为通讯作者,该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、教育部等部门的科研资助。

 

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