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苏州大学张惠敏团队报道一种在线虫表皮上皮细胞中通过空间位移提供即时热应激保护的小热休克蛋白

已有 671 次阅读 2020-11-25 08:46 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

小热休克蛋白的主要功能是维持蛋白稳态从而帮助细胞在胁迫条件下存活。在外界刺激的情况下诱导小热休克蛋白的上调表达是细胞的一种重要的应激保护策略,但是有部分小热休克蛋白在细胞中呈持续高表达状态,这类小热休克蛋白如何在应激条件下被激活目前仍不十分清楚。

 

北京时间2020年11月25日凌晨0时,苏州大学生物医学研究院张惠敏课题组在Cell Reports上发表论文,报道了一种在线虫表皮上皮细胞中持续性高表达的小热休克蛋白HSP-43。 


HSP-43在正常条件下结合在上皮细胞黏着结构半桥粒上,而在高温刺激的情况下可被快速释放进入胞浆执行保护功能。相比于耗时较长的转录层面的调节,这种预存于细胞黏着结构的小热休克蛋白的转位活化机制为细胞提供了更为及时的保护。


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之前的研究已显示小热休克蛋白和细胞黏着结构在更高等的生物中也存在密切联系,但是对细胞黏着结构在应激保护中的具体作用机制却知之甚少。张惠敏课题组揭示了以半桥粒为代表的细胞黏着结构在正常情况下会执行一个类似急救仓的功能,储备大量的小热休克蛋白,限制其功能并保护其不被降解,而在热激情况下迅速将其释放以实现细胞对急性热损伤的快速耐受。

 

这些研究成果不仅揭示了一种可能在进化上保守的小热休克蛋白从黏着结构到胞浆的转位活化机制,也刷新了我们对细胞黏着结构的应激保护功能的认识。

 

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上皮细胞选择黏着结构而不是其他亚细胞结构作为储存小热休克蛋白的急救仓是一个值得注意的问题。其中一个可能的原因是,与细胞膜,细胞核,细胞骨架以及膜性细胞器等其他亚细胞区域相比,像半桥粒这样稳定的细胞黏着结构的重组活动有限,蛋白更新速率慢且不会频繁进行高活性的生化反应。因此附着大量的小热休克蛋白也不会影响细胞黏着结构的正常功能。

 

此外,一些半桥粒成分的蛋白水平受热刺激的调节,提示膜相关的细胞黏着结构对温度变化敏感因此可能是HSP-43发生转位的起始触发因素。近年来多项独立研究报道发现半桥粒上可结合多种信号分子和防御分子,从而介导一些与细胞支撑结构无关的生理功能。例如,PAK-1/PIX-1/GIT-1信号分子可附着于底部半桥粒将体壁肌肉的机械张力信号传导入上皮细胞。而STAT家族转录因子STA-2则结合于顶部半桥粒介导结构损伤引起的固有免疫应答并可以帮助重塑细胞外基质中的胶原蛋白。

 

因此有理由推测在细胞黏着结构中可能存在机械信号传导,固有免疫防御和应激反应之间的相互作用。这些研究成果预示着细胞稳定黏着结构如半桥粒等组成复杂并兼具多种功能,可作为细胞重要的信号传导中心和危险感应元件接受来自细胞外微环境的信息变化及负责自我防御。


相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108410




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