NudC在細胞初級纖毛生長調節中的作用及分子機制研究

《NudC在細胞初級纖毛生長調節中的作用及分子機制研究》是依託浙江大學，由楊月紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：NudC在細胞初級纖毛生長調節中的作用及分子機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：楊月紅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

初級纖毛是一種突出於細胞表面、含有微管的細胞器，負責多種重要信號通路的傳遞，其在動物胚胎髮育及成年內穩態維持中具重要作用，且與多種人類疾病（如多囊腎和不育等）密切相關。我們長期致力於細胞核分布蛋白C（NudC）生物學功能研究，近來工作顯示，下調NudC可導致細胞初級纖毛變長和數量增加。在斑馬魚中，NudC在胚胎KV（Kuppfer's Vesicle）細胞纖毛有明顯定位，其下調不僅導致KV纖毛變長，也造成內臟器官異位等表型。進一步研究顯示，NudC可與Actin及其調節蛋白Cofilin 1相互作用，下調NudC可導致Cofilin 1蛋白水平下降。基於這些結果，我們提出NudC可能通過調節Actin而影響細胞纖毛生長，進而調控動物器官左右不對稱分布的假說。本項目擬在分子、細胞及動物水平研究NudC在初級纖毛生長調控中的作用及可能的分子機制，為與纖毛異常相關疾病的診治提供線索。

結題摘要

初級纖毛是一種突出於細胞表面、含有微管的細胞器，負責多種重要信號通路的傳遞，其在動物胚胎髮育及成年內穩態維持中具重要作用，且與多種人類疾病（如器官左右不對稱、多囊腎和不育等）密切相關。最近有研究表明，細胞骨架蛋白actin的動態調控參與了纖毛膜泡運輸的正常進行，並影響纖毛的生長。但actin參與纖毛生長的調節機制仍不清楚。NudC是一個進化上高度保守的蛋白。在麴黴菌中它是細胞核移動的重要調控因子。在高等脊椎動物，NudC參與了細胞分裂、神經細胞遷移及Dynein相關的多種生物學過程。我們綜合套用免疫共沉澱及高效液相色譜及質譜技術相結合的研究體系，發現NudC可與細胞骨架蛋白Actin及其調節蛋白Cofilin1相互作用。但NudC是否通過Cofilin1調控actin的動態，並參與纖毛髮生並不知道。我們的研究發現下調NudC破壞了actin的動態平衡，並造成細胞纖毛變長及生長纖毛的細胞數量的增多。進一步的研究發現，NudC不僅與調節細胞骨架actin的重要調節因子cofilin 1相互作用，而且還能促進cofilin 1蛋白的穩定性。研究發現，下調cofilin 1也造成與下調NudC相似的纖毛異常表型。同時，動物水平的研究發現，在斑馬魚中，下調NudC或cofilin 1也造成其發育過程的胚胎纖毛異常相關表型，如KV（Kuppfer’s Vesicle）等處纖毛增長，胚胎體軸彎曲、內臟器官異位（situs inversus）、腎管擴張等。此外，在細胞及動物水平，外源過表達cofilin 1蛋白可部分挽救NudC蛋白下調所致的纖毛異常表型。基於以上結果，我們認為NudC蛋白通過穩定cofilin 1進而調節Actin的動態平衡，並參與細胞纖毛生長及動物胚胎髮育過程。該研究的相關論文已發表在Cell Research（Zhang et al., Cell Res 2016）。此外，我們還進一步探討了NudC及其同源蛋白NudCL2的多種生物學功能，相關論文已發表在Cellular and Molecular Life Sciences (CMLS)和Science China Life Sciences（Yang et al., Cell CMLS 2018；Fu et al., Science China Life Sciences 2016）。