研究发现调控细胞生死转换的重要分子机制

9 月 13 日，国际学术期刊《天然 - 通信》（Nature Communications）在线揭橥了中国科学院营养与健康研究所章海兵研究组的最新研究功效 “Ubiquitination of RIPK1 suppresses programmed cell death by regulating RIPK1 kinase activation during embryogenesis”。该研究揭示了主要激酶卵白 RIPK1 经由 K376 位点的泛素化润饰，调控细胞生存与灭亡命运转换的要害分子机制，为相关疾病的治疗供应了新的思路。细胞灭亡是多细胞生物体维持自身稳态与正常发育的根基生命运动，人类多数疾病从基本上说归因于细胞灭亡非常（过多或过少）。RIPK1 卵白是调控细胞凋亡、细胞法式性坏死以及炎症旌旗通路中的要害分子，介入胚胎发育、造血系统发育以及免疫稳态维持等多种主要生物学过程，比来有报道发现 RIPK1 基因突变的病人同时示意自身免疫缺陷及自身炎症性疾病，提醒 RIPK1 在人体免疫调控中具有要害感化，并且靶向 RIPK1 的小分子药物治疗渐冻症、风湿性关节炎以及结肠炎等疾病也在临床试验阶段。分子机理研究显露，RIPK1 一方面经由介入介导 NF-kB 及 MAPK 旌旗通路促进细胞存活及炎症回响，另一方面 RIPK1 能够经由与 FADD、Caspase8 等分子互作介导细胞凋亡，而当凋亡通路被按捺时，RIPK1 能够经由与 RIPK3 连系形成坏死小体，激活粗俗 MLKL 诱导细胞法式性坏死的发生。而今朝对 RIPK1 在分歧应激前提下若何经由转换分歧的旌旗通路而决意细胞存活或灭亡，这个要害的生死转换的分子机制仍不清楚。

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章海兵课题组的研究人员发现 RIPK1 的一个首要的泛素化位点 Lys376 的泛素化润饰是决意细胞命运的要害。Lys376 是 RIPK1 卵白上的主要泛素保持位点，能够经由保持 K63 泛素链招募粗俗 IKK 复合体，从而激活 NF-kB 旌旗通路。行使 CRISPR-Cas9 基因编纂系统，研究人员构建了 RIPK1 K376R 位点突变的小鼠，并不测地发现纯合突变的小鼠在胚胎发育至 12.5 天时灭亡。研究人员进一步发现，从突变小鼠胚胎星散的成纤维细胞对于 TNF-a 介导的细胞凋亡和细胞坏死示意出较野生型细胞更强的敏感性，而 RIPK1 的激酶按捺剂 Necrostatin-1 可以有效按捺突变细胞的过度灭亡。是以，该突变引起的小鼠胚胎致死或者是过度激活了 RIP1 激酶活性依靠的细胞凋亡和细胞坏死。为了在体内验证这一推想，研究人员对突变小鼠进行了药物干涉，发现 Necstatin-1 可以有效延迟小鼠的胚胎期灭亡。而在突变小鼠的配景下同时敲除介导细胞凋亡的卵白 FADD 和介导细胞坏死的卵白 RIPK3 或 MLKL 可以使突变小鼠存活至成年。而当小鼠仅携带一半剂量的突变基因时，该小鼠也可以存活至成年。这些究竟解说，在胚胎正常发育过程中，Lys376 介导的 RIPK1 泛素化可以 “封闭”RIPK1 的激酶活性，从而按捺细胞非常的细胞凋亡和法式性坏死，包管胚胎的正常发育。此外，研究人员发如今突变小鼠的根蒂上敲除 TNFR1 也可以阻止突变小鼠的胚胎致死，然则该双突变小鼠在出生后两周内会发生严重的系统性炎症。研究人员不测地发现这种严重的系统性炎症是依靠于 RIPK3 的，敲除 RIPK3 能够显著按捺这种系统性炎症疾病的发生。这些究竟解说，在小鼠出生后，Lys376 介导的 RIPK1 泛素化可以按捺 RIPK3 依靠的系统性炎症。综上所述，该研究经由对 RIPK1 Lys376 位点体内功能的研究，说明了这一主要位点经由调控 RIPK1 的激活介导的细胞灭亡及炎症旌旗通路，从而调控胚胎发育和炎症性疾病的分子机制，为往后探究 RIPK1 的泛素化润饰在相关疾病中的感化以及寻找潜在药物靶点供应了新的思路。值得存眷的是，Nature Communications 同期在线揭橥了清华大学传授林欣课题组关于 RIPK1 调控沟通结论的研究论文。

章海兵为文章的通信作者，课题组的博士研究生张希希和张海威为文章的配合第一作者。该研究获得中科院生物化学与细胞生物学研究所研究员周斌、上海巴斯德研究所研究员王海坤、华东师范大学传授李鼎力、营养与健康所研究员丁秋蓉和应浩，以及上海交通大学传授王慧的鼎力支撑。同时，该研究获得国度天然科学基金委、科技部重大研发规划的帮助以及营养与健康所民众手艺..的支撑。