基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院羅建沅課題組《Molecular Cell》發(fā)文揭示細(xì)胞應(yīng)激調(diào)控新通路
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從組蛋白到非組蛋白乙?；揎椀难芯坑谐^50年的歷史，研究已取得豐碩的成果，乙?；{(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)功能和定位的改變被證實(shí)參與到機(jī)體的各項(xiàng)生理活動(dòng)當(dāng)中。盡管如此，仍有很多新的蛋白質(zhì)乙酰化修飾被報(bào)道，主要原因是更加先進(jìn)的質(zhì)譜技術(shù)使得低豐度乙?；鞍妆话l(fā)現(xiàn)；其次，蛋白質(zhì)乙?；芯扛泳芑瑢τ谔囟顟B(tài)下的準(zhǔn)確調(diào)控機(jī)制成為新的研究方向，而乙酰化修飾作為細(xì)胞應(yīng)激的功能性調(diào)節(jié)機(jī)制仍然值得探索。
乙?；揎椝璧牡孜锸且阴］o酶A。已報(bào)道細(xì)胞饑餓條件下乙酰輔酶A的含量會(huì)明顯下調(diào)，因此非酶催化的乙?；饔贸尸F(xiàn)下降的趨勢，同時(shí)饑餓時(shí)NAD+上調(diào)促使Sirtuin家族蛋白的去乙?；饔蒙仙彩谷鞍滓阴；酱蠓认陆怠Ｔ诖藯l件下是否有一些蛋白仍然有逆勢上升的乙?；{(diào)節(jié)？這些乙?；缴险{(diào)的蛋白是否能夠在饑餓條件下對維持細(xì)胞的正常功能起到關(guān)鍵作用?
前體RNA選擇性剪切作為細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)多樣性的基礎(chǔ)在機(jī)體的穩(wěn)態(tài)和生命進(jìn)程中都起到至關(guān)重要的作用。多項(xiàng)研究都證實(shí)異常剪切導(dǎo)致蛋白促癌功能的激活是癌癥發(fā)生發(fā)展的重要因素。目前尚沒有研究證實(shí)哺乳動(dòng)物剪接體機(jī)器蛋白的直接乙?；揎梾⑴c調(diào)控選擇性剪切。
5月1日，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院羅建沅課題組在Molecular Cell發(fā)表題為Acetylation of PHF5A modulates stress response and colorectal carcinogenesis through alternative splicing mediated upregulation of KDM3A的研究，報(bào)道了p300介導(dǎo)的剪接體蛋白PHF5A乙?；揎椡ㄟ^調(diào)節(jié)KDM3A的選擇性剪切在細(xì)胞應(yīng)激以及結(jié)腸癌發(fā)生中發(fā)揮了重要的作用。
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研究人員通過TMT標(biāo)記的定量乙?；M學(xué)和乙?；贵w免疫沉淀蛋白質(zhì)組學(xué)的方法，分別檢測了HCT116細(xì)胞在饑餓的條件下蛋白質(zhì)乙?；降淖兓茶b定出58個(gè)乙?；揎椛险{(diào)的蛋白（Acetylation upregulated protein, AUPs）。通過對AUPs進(jìn)行聚類分析，研究人員發(fā)現(xiàn)一類顯著聚集的蛋白：RNA結(jié)合蛋白，它們主要參與到RNA加工和RNA代謝的過程。在這些蛋白中PHF5A引起了研究人員的關(guān)注，其作為剪接體U2 snRNPs復(fù)合物的組分，主要在前體RNA剪切的過程中發(fā)揮了識別內(nèi)含子3’端的分支點(diǎn)序列（Branch Point Sequence，BPS）的作用，從而保證RNA剪切過程的精準(zhǔn)無誤。
研究人員通過質(zhì)譜分析鑒定出第29位的賴氨酸為其主要的乙?；揎椢稽c(diǎn)。在應(yīng)對多種應(yīng)激條件下，PHF5A-K29的乙?；骄敲黠@上升的，證明PHF5A-K29的乙?；揎椩诩?xì)胞應(yīng)對應(yīng)激反應(yīng)中的廣泛性。為了進(jìn)一步研究在應(yīng)激條件下PHF5A-K29的乙?；揎椛险{(diào)的機(jī)制，研究人員通過體內(nèi)和體外的乙?；瘜?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)p300為其主要的乙酰基轉(zhuǎn)移酶。在多種應(yīng)激條件下，敲低p300后PHF5A-K29的乙?；揎椌鶝]有變化，證明p300可以感應(yīng)細(xì)胞內(nèi)的刺激，并且上調(diào)PHF5A-K29的乙?；揎椝?/strong>。
已有的報(bào)道證實(shí)，PHF5A不僅在前體RNA剪切中發(fā)揮作用，同時(shí)也可以作為共激活因子促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄。那么，高乙?；腜HF5A具體發(fā)揮什么功能呢？研究人員發(fā)現(xiàn)模擬高乙?；癄顟B(tài)的PHF5A K29Q能夠促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。而K29Q突變體比起WT能夠更加緊密地結(jié)合U2 snRNPs相關(guān)蛋白，因此PHF5A的乙?；揎椇芸赡芡ㄟ^調(diào)節(jié)了整體的剪切水平促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。通過RNA高通量測序發(fā)現(xiàn)，PHF5A K29Q能夠影響190個(gè)基因的表達(dá)水平和539個(gè)基因的剪切方式。由于剪切過程中的內(nèi)含子通常能引起無義介導(dǎo)的mRNA降解[5]。因此，鑒定出11個(gè)剪切方式和表達(dá)水平均受到PHF5A K29Q的影響的基因。其中，去甲基化酶KDM3A引起了研究人員的注意，并通過熒光素酶和mRNA穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)證明PHF5A K29Q通過下調(diào)其轉(zhuǎn)錄后異常剪切來上調(diào)KDM3A的表達(dá)水平。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PHF5A K29Q能夠通過上調(diào)KDM3A激活Wnt信號通路下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證以上的結(jié)果，研究人員收集了90對結(jié)腸癌患者的腫瘤組織和癌旁組織進(jìn)行免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中PHF5A-K29乙?；矫黠@高于癌旁組織，并且PHF5A-K29乙?；胶徒Y(jié)腸癌AJCC臨床分期具有明顯的相關(guān)性，PHF5A呈高乙?；癄顟B(tài)組的患者三年生存率明顯低于呈低乙?；癄顟B(tài)組患者。同樣針對KDM3A的表達(dá)水平進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，KDM3A的表達(dá)水平和PHF5A-K29的乙?；骄哂忻黠@的相關(guān)性。
本研究發(fā)現(xiàn)了乙酰化和剪接體之間的一個(gè)新的聯(lián)系，乙酰化修飾的PHF5A能夠利用轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)來幫助癌細(xì)胞應(yīng)對細(xì)胞應(yīng)激并存活下來，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)拓展了乙?；难芯款I(lǐng)域，將其與RNA相關(guān)功能聯(lián)系起來。
羅建沅課題組的博士生王哲和楊鑫為共同第一作者，羅建沅教授為論文通訊作者。哥倫比亞大學(xué)顧偉教授，深圳大學(xué)朱衛(wèi)國教授，北京大學(xué)張宏權(quán)教授、尹玉新教授和劉小云教授以及杭州景杰生物技術(shù)公司對該研究給予了大力支持，該研究得到國家自然科學(xué)基金的資助。
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相關(guān)鏈接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(19)30279-5
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羅建沅教授簡介：
??????? 羅建沅教授，博士生導(dǎo)師，1986年本科畢業(yè)于北京大學(xué)生物系，1990年在該系獲碩士學(xué)位并留校任教擔(dān)任講師。1992年赴美留學(xué)，在肯塔基大學(xué)獲博士學(xué)位。哥倫比亞大學(xué)博士后。2003年起，在麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院癌癥生物學(xué)系擔(dān)任助教授并建立實(shí)驗(yàn)室。2010年到2015年，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院擔(dān)任副教授。2015年全職回國。現(xiàn)擔(dān)任北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，北京大學(xué)生物化學(xué)和生物物理學(xué)系主任，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳系主任，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳中心主任，北京市蛋白質(zhì)修飾與細(xì)胞功能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。主要從事蛋白質(zhì)翻譯后修飾在癌癥發(fā)生、發(fā)展及細(xì)胞衰老中的功能調(diào)節(jié)等方面的研究。在蛋白乙酰化修飾調(diào)控蛋白功能方面作出了突破性的貢獻(xiàn)。尤其是對癌癥抑制因子p53的去乙酰化調(diào)控的研究為世界首創(chuàng)。論文曾發(fā)表在Nature, Cell, Molecular Cell，PNAS等雜志上。所發(fā)表的文章被引用近7千次。其中發(fā)表在Cell上的關(guān)于組蛋白去乙?；窼IRT1調(diào)控癌癥抑制因子p53的研究開創(chuàng)了SIRT1的研究領(lǐng)域。在美國主持NIHR01等研究基金，回國后主持5項(xiàng)國家自然科學(xué)基金并參與一項(xiàng)973項(xiàng)目。
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