3月12日,中科院生物物理研究所張宏研究組以Mice deficient in Epg5 exhibit selective neuronal vulnerability to degeneration為題,在《細(xì)胞生物學(xué)期刊》(Journal of Cell Biology)在線發(fā)表了研究成果,文中報(bào)道了自體吞噬基因Epg5基因敲除小鼠出現(xiàn)選擇性神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。
細(xì)胞自體吞噬是一種由溶酶體介導(dǎo)的降解系統(tǒng),細(xì)胞內(nèi)被稱為自噬小體的囊泡包裹胞質(zhì)中的內(nèi)含物,運(yùn)送到溶酶體中進(jìn)行降解的過程。基礎(chǔ)自噬在維持軸突的穩(wěn)態(tài)和阻止神經(jīng)退行性病變的過程中發(fā)揮重要作用。張宏課題組前期以線蟲為模式生物進(jìn)行的遺傳篩選,得到了4個(gè)新的多細(xì)胞生物*的自噬基因,分別命名為epg-3, -4, -5, -6,為了研究這些新基因在哺乳動(dòng)物中的作用,張宏課題組建立了Epg5基因敲除小鼠。該小鼠呈現(xiàn)出進(jìn)行性的神經(jīng)缺陷的表型,雙后肢肌肉萎縮無力,到后期發(fā)展成后腿*癱瘓,小鼠壽命縮短。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn),該小鼠的大腦皮層第五層的大椎體細(xì)胞和脊髓前角的錐體細(xì)胞出現(xiàn)選擇性地缺失。免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn),大腦和脊髓的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中出現(xiàn)自噬底物p62的異常聚集。同時(shí)發(fā)現(xiàn),在上述的大椎體細(xì)胞的胞質(zhì)中出現(xiàn)TDP43的異常聚集。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)Epg5基因缺失阻斷自噬體向自噬溶酶體的成熟過程,同時(shí)影響內(nèi)吞作用。這些結(jié)果提示Epg5基因敲除小鼠由于自噬-內(nèi)吞系統(tǒng)功能異常,表現(xiàn)出選擇性神經(jīng)細(xì)胞的缺失。
本論文由生物物理所張宏研究組完成。張宏研究員和該所博士后趙燕為本文的共同通訊作者;生物物理所與北京市生命科學(xué)研究所聯(lián)合培養(yǎng)的博士生趙紅玉、王星瑋和該所博士后趙燕為本文共同*作者。該項(xiàng)研究由國家基礎(chǔ)研究基金973資助,張宏博士的研究還獲得HHMI青年科學(xué)家獎(jiǎng)支持。(