《cAMP轉運蛋白在斑馬魚左右體軸建立中的作用機理》是依託復旦大學，由鐘濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：cAMP轉運蛋白在斑馬魚左右體軸建立中的作用機理
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘濤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
早期胚胎髮育過程中左右體軸的建立和器官不對稱發育需要複雜的物理和分子信號傳導過程。纖毛協調擺動產生的定向液流是打破最初左右對稱性的起始和關鍵物理信號。斑馬魚Leakytail(lkt)突變體顯示心臟和多器官的偏側性發育異常。定位克隆揭示lkt基因編碼一個cAMP轉運蛋白Abcc4。這是在所有物種中第一次認識到cAMP轉運蛋白在胚胎髮育中起作用，但其作用的細胞分子機制從未被研究過。因此本課題將採用發育生物學、遺傳學、分子胚胎學和化學生物學等分析技術進行探索，驗證我們的假說-cAMP轉運蛋白Lkt/Abcc4通過cAMP外流調節cAMP濃度，激活蛋白激酶（PKA）信號通路，進而控制纖毛運動以決定器官左右不對稱發育。深入揭示cAMP轉運因子調控左右不對稱發育中的機理，建立左右模式調控新理論，將為人類先天性心臟病和其它偏側性異常疾病的發病機理提供嶄新的研究思路。
結題摘要
纖毛是以細胞微管為主形成的伸向細胞外的細胞器，在很多組織中介導信號轉導。纖毛組裝和生長依賴於細胞纖毛內雙向轉運蛋白（intraflagellar transport, IFT）的轉運。儘管纖毛功能比較重要，但調控纖毛生長的信號通路還不完全清楚。前列腺素能夠參與調控機體的一系列重要生理和病理過程，包括炎症反應、體溫、心血管穩態和腫瘤發展，但對纖毛的調控作用從沒有報導。本課題研究中，我們發現前列腺素信號在調控IFT的正向轉運，促進纖毛生長過程中發揮了關鍵作用。我們分析了斑馬魚突變體leakytail (lkt)，該突變體表現為纖毛生長缺陷及纖毛相聯繫的異常表型。定位克隆揭示lkt基因編碼轉一種ATP結合盒轉運因子—ABCC4，該蛋白表達於多種上皮細胞。我們發現LKT/ABCC4定位於細胞膜，能夠從胞內向胞外轉運前列腺素E2（prostaglandin E2,PGE2）。LKT/ABCC4T804M突變導致PGE2輸出障礙。與上述研究結果一致的是PGE2合成酶cox1、cox2和定位於纖毛上的PGE2受體EP4是纖毛正常生長所必需的。增加細胞內環磷酸腺苷（cAMP）的合成能夠挽救EP4受體缺陷所引起的纖毛生長異常。在人類視網膜色素上皮細胞中下調ABCC4或EP4的表達能夠抑制纖毛的生長。活細胞檢測IFT的運動揭示PGE2能夠加速纖毛內IFT的正向轉運，但對逆向轉運沒有明顯影響。我們的研究證明了LKT/ABCC4介導的PGE2信號通過G蛋白偶聯受體EP4增加細胞內cAMP的合成，並加速正向IFT轉運，從而促進纖毛的生長。我們的研究成果首次揭示了前列腺素信號在細胞纖毛生長和器官不對稱發育中的調控機制和細胞分子機理，豐富了纖毛生長和器官不對稱發育的調控理論。該成果作為封面文章已發表於國際著名細胞生物學雜誌《Nature Cell Biology》。
