[交大智慧]交大研究组在《自然·通讯》发文阐释核仁应激的感应机制[图]

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上海交通大学基础医学院生化与分子细胞生物学系易静研究组在最新一期国际学术杂志《自然·通讯》（Nature Communications）（影响因子11.3）在线发表了最新成果，报告该小组和华东理工大学杨弋小组以及多位合作者利用氧化还原探针和活细胞影像技术研究核仁蛋白NPM1感应核仁应激的工作。 

核仁是细胞核内合成和装配核糖体亚基的场所，在经典的细胞生物学概念中只负责核糖体生物合成。近十多年来亚细胞的蛋白组学发现大量蛋白质在核仁和核质之间穿梭移位，原因不明。同时，很多文献报导多种类型的应激刺激都会引起核仁蛋白的移位并激活著名的应激信号通路p53通路，造成所谓的“核仁应激（nucleolar stress）”。关于核仁应激激活p53的缘由曾有多种解释，而为什么各种细胞应激都会表现为核仁应激则尚无人回答。      

易静研究组针对这一问题，用活细胞中同时表达氧化还原荧光探针ro-GFP和一个荧光标记的名为核磷蛋白（NPM1）的核仁蛋白，并在同一细胞实时观察等方法，发现各种不同刺激如饥饿、辐射、低氧、高温和化疗药物放线菌素D等均像双氧水一样引起核仁区室的氧化，进而触发NPM1从核仁移位到核质。文章通过在同一个活细胞观察野生型和突变型的NPM1移位模式以及观察NPM1单独或与氧化修饰催化酶融合的蛋白的移位模式，明确了NPM1上一个半胱氨酸残基C275的氧化（类型为谷胱甘肽化）修饰导致该蛋白与核仁的rDNA和rRNA解离，离开核仁进入核质。文章最后证明，尽管前人提出的激活p53的核仁应激相关蛋白确实参与了该事件，但是，如果NPM1滞留于核仁不发生移位，如同文章中制作的突变体NPM1那样，那么核仁应激是无法引起p53激活的，从而厘清了前人所述多个分子与NPM1在介导p53激活中的角色关系。由于该论文用实时观察到的核仁氧化以及随后核仁蛋白的氧化和移位来解释核仁应激的感知和应答过程，论文题为“核磷蛋白感应核仁应激的氧化还原机制（A redox mechanism underlying nucleolar stress sensing by nucleophosmin）”。最近报导化疗药物放线菌素D治疗白血病的作用需要与NPM1的C275结合。因此，核仁应激感应的氧化还原机制不仅为理解核仁的新功能提供线索，还可能解释化疗药物治疗相关白血病的作用原理。      

论文的第一作者是博士研究生杨凯，易静教授和杨洁副教授是共同通讯作者，合作作者包括华东理工大学、中科院药物所和本院周爱武、徐见容等。研究受到国家自然科学基金面上和重点项目以及科技部973课题资助。        

论文链接 ： http://www.nature.com/articles/ncomms13599