2010年6月8日,北京生命科学研究所王晓晨实验室在Nature Cell Biology杂志在线发表题为的研究论文,首次报道了在秀丽线虫凋亡细胞的清除过程中,桥联分子(bridging molecule)的存在及其介导吞噬细胞识别凋亡细胞的作用机制。
在线虫中凋亡细胞的清除是由两条相对冗余的信号通路调控的,在一条通路上CED-2/CrkII, CED-5/DOCK180,和CED-2/ELMO 调节小G蛋白(small GTPase)CED-10/Rac1的激活,引起吞噬凋亡细胞所需的细胞骨架的变化;另一条通路上CED-1,CED-6,和CED-7识别和转导某些特定的吞噬信号("eat-me" signals),但这些吞噬信号是如何被识别和转导的尚不清楚。
本研究发现线虫的一个编码类转甲状腺素蛋白(Transthyretin-like Protein)的基因ttr-52在凋亡细胞清除过程中起作用。在ttr-52突变体sm211中,无论是在胚胎期还是L1幼虫期未被清除的凋亡细胞的数目都比野生型有显著增加;通过四维时间追踪(time lapse)实验证明,这个数目的增加是由于凋亡细胞未被及时清除所引起的。遗传学分析证明,TTR-52属于CED-1/CED-6/CED-7信号通路,并影响吞噬细胞受体蛋白CED-1在凋亡细胞表面的聚集。TTR-52是由内胚层产生的分泌蛋白,能特异性的识别凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine),并可以结合CED-1的胞外区。因此,TTR-52是一个桥联分子,通过结合凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸和吞噬细胞表面的受体CED-1,将二者联系起来,从而介导凋亡细胞的清除。
王晓晨是本文的第一作者,本所的李维达,赵东风,刘斌,和科罗拉多大学的 Yong Shi为共同第二作者,其他作者有本所的陈宝惠,郭鹏飞,科罗拉多大学的Hengwen Yang, Xin Geng, Zhiyong Shang和Erin Peden,东京女子医科大学的Eriko Kage-Nakadai和Shohei Mitani。王晓晨和科罗拉多大学的Ding Xue为共同通讯作者。此项研究为科技部863计划和北京市科委资助课题,部分实验在北京生命科学研究所完成。
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Nature Cell Biology doi:10.1038/ncb2068
Caenorhabditis elegans transthyretin-like protein TTR-52 mediates recognition of apoptotic cells by the CED-1 phagocyte receptor
Xiaochen Wang1,2, Weida Li2,4, Dongfeng Zhao2,4, Bin Liu2,4, Yong Shi1,4, Baohui Chen2, Hengwen Yang1, Pengfei Guo2, Xin Geng1, Zhihong Shang1, Erin Peden1, Eriko Kage-Nakadai3, Shohei Mitani3 " Ding Xue1
During apoptosis, dying cells are swiftly removed by phagocytes. It is not fully understood how apoptotic cells are recognized by phagocytes. Here we report the identification and characterization of the Caenorhabditis elegans ttr-52 gene, which encodes a transthyretin-like protein and is required for efficient cell corpse engulfment. The TTR-52 protein is expressed in, and secreted from, C. elegans endoderm and clusters around apoptotic cells. Genetic analysis indicates that TTR-52 acts in the cell corpse engulfment pathway mediated by CED-1, CED-6 and CED-7 and affects clustering of the phagocyte receptor CED-1 around apoptotic cells. TTR-52 recognizes surface-exposed phosphatidylserine (PtdSer) in vivo and binds to both PtdSer and the extracellular domain of CED-1 in vitro. TTR-52 is therefore the first bridging molecule identified in C. elegans that mediates recognition of apoptotic cells by crosslinking the PtdSer 'eat me' signal with the phagocyte receptor CED-1.