廣州生物院發(fā)現(xiàn)磷脂調(diào)控多能干細(xì)胞命運(yùn)的全新“烽燧”模式
廣州健康院發(fā)現(xiàn)磷脂調(diào)控多能干細(xì)胞命運(yùn)的全新“烽燧”模式
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11月28日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)在線發(fā)表了中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國課題組的最新研究成果“Phospholipid remodeling is critical for stem cellpluripotency by facilitating mesenchymal-to-epithelial transition”。該研究發(fā)現(xiàn)磷脂在體細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)過程中發(fā)揮動(dòng)態(tài)重塑功能，并鑒定出其中的磷脂酰乙醇胺為多能性獲得和維持中的關(guān)鍵脂類分子，其通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控“間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)換(MET)”這一重編程早期關(guān)鍵事件。這一工作揭示了磷脂并非通過膜轉(zhuǎn)運(yùn)，而是通過信號(hào)調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)的全新工作模式，為研究脂類代謝在多能干細(xì)胞干性獲得、維持及失去中的功能提供新的視角和理論依據(jù)。
磷脂是大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)含量最高的脂類，其不僅作為細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞器膜的主要結(jié)構(gòu)組分，還參與調(diào)控許多生理病理過程。磷脂對小鼠胚胎正常生長發(fā)育至關(guān)重要，敲除小鼠多個(gè)磷脂生成的相關(guān)基因，如Chkα、Pcyt1、Pcyt2等，會(huì)導(dǎo)致其胚胎致死。然而磷脂是否及如何調(diào)控多能性的維持、失去及獲得仍不清楚，具體哪些磷脂發(fā)揮作用仍需回答。
劉興國組利用高精準(zhǔn)高覆蓋的脂質(zhì)組學(xué)檢測了體細(xì)胞重編程不同時(shí)間點(diǎn)的磷脂組成，發(fā)現(xiàn)了多種磷脂在重編程過程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。其中，磷脂酰乙醇胺在重編程早期驟然升高隨后下降，提示其可能在重編程早期發(fā)揮關(guān)鍵作用。這一升高是通過CDP-乙醇胺途徑實(shí)現(xiàn)，有利于體細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。通過進(jìn)一步的機(jī)制研究，課題組發(fā)現(xiàn)磷脂酰乙醇胺在重編程中并沒有影響自噬等膜轉(zhuǎn)運(yùn)事件，而是通過促進(jìn)其結(jié)合蛋白Pebp1與IKKα/β的相互作用，抑制IKKα/β的磷酸化及NF-κB的入核，從而抑制了間充質(zhì)相關(guān)基因的表達(dá)，來促進(jìn)“間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)換”。而在多能性維持方面，磷脂酰乙醇胺同時(shí)具有調(diào)控胚胎干細(xì)胞生長的功能。
細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞器膜如同細(xì)胞的圍墻一樣，把細(xì)胞內(nèi)隔成若干相對獨(dú)立的空間。磷脂作為膜組分，一般被認(rèn)為通過動(dòng)力學(xué)影響細(xì)胞命運(yùn)。然而，正如長城這樣的圍墻，除了基本功能外，還可以承擔(dān)“烽燧”這樣的信號(hào)傳遞功能，該研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞器膜組分發(fā)揮“千里望狼煙”的信號(hào)作用，直接到達(dá)細(xì)胞核“運(yùn)籌中軍帳”，通過基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)的轉(zhuǎn)變。
重要的是，這一細(xì)胞代謝調(diào)控細(xì)胞形態(tài)轉(zhuǎn)變的全新“烽燧”模式，將磷脂、細(xì)胞遷移及細(xì)胞命運(yùn)聯(lián)系起來。因?yàn)椤伴g充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)換”不但在發(fā)育分化中必需，而且在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，這一工作為探索細(xì)胞命運(yùn)的生理調(diào)控和癌癥的病理調(diào)控提供了全新的思路。
該研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、中科院、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費(fèi)支持。
注：本文轉(zhuǎn)載自中國科學(xué)院。
