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JCB:北京大学张宏权教授研究组发表基质生物学研究进展

2017-04-28 15:47  
内容快照:

2017年4月14日,国际著名细胞生物学期刊杂志《Journal of Cell biology》上在线发表了北京大学基础医学院人体解剖与组织胚胎学系张宏权教授课题组的一篇论文,研究首次阐明整合素激活调控蛋白Kindlin-2的降解机制,并发现E3泛素连接酶Smurf1通过对Kindlin-2在细胞特定部位的降解而对受体整合素的激活起到负向调控作用这一新功能。论文题目为“Smurf1 inhibits integrin activation by controlling Kindlin-2 ubiquitination and degradation”。课题组魏潇凡讲师和博士研究生王翔为论文共同第一作者,张宏权教授为通讯作者。

整合素(Integrins)是一类介导细胞外基质与细胞内微环境物理连接和信息连接的跨膜受体,控制着细胞的粘附、运动、迁移、增殖和凋亡等基本细胞生物学功能,与胚胎正常发育及一系列包括肿瘤在内的重大疾病发生发展密切相关。整合素的激活是生命活动必不可少的,是细胞中最为关键的信号通路。目前已发现的能直接控制整合素激活的蛋白共有两类,包括Talin与Kindlins。

张宏权教授课题组近年来在基质生物学(Matrix BioLogy) 领域取得系列重要研究突破,系统阐述了整合素激活调控蛋白Kindlin-2在发育、肿瘤和器官纤维化中的重要作用及在抗肿瘤和治疗肾纤维化中的重要应用前景。

论文揭示出重要的E3泛素连接酶Smurf1 可以通过促进Kindlin-2 蛋白泛素化和蛋白酶体降解调控整合素的激活,从而影响一系列整合素介导的细胞生物学功能。利用基因敲除鼠和临床病人标本,课题组在体内证实了Smurf1对Kindlin-2的降解作用。该工作拓展和深化了整合素激活的调节机制,并通过揭示Smurf1 的新功能提出Smurf1 在发育及肿瘤中发挥作用的可能机制是通过调控Kindlin-2 的蛋白量及整合素的激活。更为重要的是,解析Kindlin-2蛋白稳定性调控的机制将有助于开发相关药物,干预肿瘤及肾脏纤维化的发生和进展。

另外,该工作对前期《自然细胞生物学》杂志(Huang,et.al, NCB, 2009)的一项报道提出质疑和挑战。通过大量研究数据,课题组提出NCB所报道的“Smurf1介导整合素激活蛋白Talin头部降解”的结论是错误的,指出Smurf1在各种试验过的细胞系中以及动物体内均不能介导Talin头部及全长分子的降解。这一结论得到JCB杂志资深编辑和论文审稿人的认同,论文同时获得高度评价。

JCB:北京大学张宏权教授研究组发表基质生物学研究进展
Smurf1通过泛素化介导Kindlin-2降解抑制整合素激活的分子机制

原文链接:

Smurf1 inhibits integrin activation by controlling Kindlin-2 ubIQuitination and degradation

原文摘要:

Integrin activation is an indispensable step for various integrin-mediated biological functions. Kindlin-2 is known to coactivate integrins with Talin; however, molecules that restrict integrin activation are elusive. Here, we demonstrate that the E3 ubiquitin ligase Smurf1 controls the amount of Kindlin-2 protein in cells and hinders integrin activation. Smurf1 interacts with and promotes Kindlin-2 ubiquitination and degradation. Smurf1 selectively mediates degradation of Kindlin-2 but not Talin, leading to inhibition of αIIbβ3 integrin activation in Chinese hamster ovary cells and β1 integrin activation in fibroblasts. Enhanced activation of β1 integrin was found in Smurf1-knockout mouse embryonic fibroblasts, which correlates with an increase in Kindlin-2 protein levels. Similarly, a reciprocal relationship between Smurf1 and Kindlin-2 protein levels is found in tissues from colon cancer patients, suggesting that Smurf1 mediates Kindlin-2 degradation in vivo. Collectively, we demonstrate that Smurf1 acts as a brake for integrin activation by controlling Kindlin-2 protein levels, a new mechanism that permits precise modulation of integrin-mediated cellular functions.

doi:10.1083/jcb.201609073

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