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科研進展

水生所利用斑馬魚模型揭示重要形態發生素BMP的分泌調控機制

發表日期:2019-09-25葉鼎來源:水生生物研究所放大 縮小

  骨形成蛋白(bone morphogenetic proteinBMP)是一類重要的形態發生素,其介導的信號通路不僅廣泛參與胚胎發育、器官形成、組織再生等生命過程,還與多種疾病及腫瘤發生密切相關,因此BMP信號通路受到學術界的廣泛關注。然而,作為一類經典的胞外信號分子,BMP是如何從細胞內分泌和運輸到細胞外?這一問題一直困擾著學術界。 

  中國科學院水生生物研究所孫永華團隊利用斑馬魚模型,發現敲降豆蔻酰化富丙氨酸C激酶底物蛋白(MARCKS)家族成員marcksb導致BMP信號減弱且胚胎嚴重背部化,細胞移植實驗證實marcksb介導BMP活性是細胞自主性的,點突變分析表明Marcksb蛋白磷酸化-去磷酸化所介導的細胞質-細胞膜穿梭對于BMP活性是必需的,進一步的細胞移植和體外實驗揭示Marcksb與其互作蛋白Hsp70形成復合體,介導了Bmp2b蛋白從胞內分泌到胞外這一細胞生物學過程。 

  同時,該團隊利用CRISPR/Cas9技術構建了marcksb的母源合子突變體(MZmarcksb)。有趣的是該突變體Bmp2b分泌不僅沒有減弱,反而表現出增強趨勢。進一步研究揭示,在突變體中MARCKS家族其他成員在卵子發生過程中表達上調且其合作蛋白Hsp70在合子基因激活時期上調表達,導致胚胎中MARCKS-Hsp70復合體總量上升,從而出現“過度遺傳補償”的效應。 

  該研究首次揭示了重要形態發生素BMP蛋白分泌途徑的介導因子,且為“遺傳補償”效應提供了一個全新的例證。相關研究于924日在線發表于國際學術期刊PLOS Geneticshttps://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008306),水生所副研究員葉鼎和博士生王小四為該文的共同第一作者,孫永華研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金創新群體項目、優青項目、面上項目、青年項目,中國科學院青年創新促進會等資助。 

 

  示意MarcksbHsp70復合體介導BMP蛋白分泌及marcksb敲除胚胎中的過度遺傳補償機制 

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