凋亡细胞清除的调控机制研究

Appropriate removal of apoptotic cells is an indispensable step of the cell death program, which plays an essential role in tissue remodeling, suppression of inflammation and regulation of immune responses. Phagocytosis of apoptotic cells requires that they be firstly engulfed and subsequently degraded by phagocytes, which involves multiple signaling events, including the generation, recognition, and transduction of engulfment signals, cytoskeleton rearrangement and phagolysosome formation. However, mechanisms underlying apoptotic cell clearance are not well understood. We aim to dissect the mechanisms of cell corpse clearance by identifying novel regulators and understanding their functions using C. elegans as a model, based on the fact apoptosis regulators are well conserved between worms and humans. In our preliminary work we have isolated several C. elegans mutants affecting novel genes required for cell corpse clearance. Here we propose to clone these genes and further investigate their roles in apoptotic cell removal, using combined approaches of genetic interaction, gene expression and functional analysis, dynamic chasing of protein subcellur localization, protein interaction and functional studies. We believe that these studies will provide novel and important insights in the regulatory mechanisms of apoptotic cell clearance; which will also be of great help for better understanding the pathogenesis of apoptosis-related human diseases.

凋亡细胞的正确清除是程序性细胞死亡的重要环节，对组织重塑、炎症控制及免疫调节至关重要。凋亡细胞的清除过程包括凋亡细胞被吞噬及其后的降解，涉及吞噬信号的产生、识别、传递、细胞骨架改变和吞噬溶酶体形成等复杂环节，但其调控机制尚不明了。基于细胞凋亡的调控因子在秀丽线虫与人类之间具有极强的保守性这一事实，本项目旨在利用模式动物优势，发现凋亡细胞清除的新的调控因子并阐明其功能，从而揭示凋亡细胞清除的信号传递机制。项目的前期工作已获得了多个调控凋亡细胞清除的新基因的突变体，其中一些基因已被克隆或定位。在本项目中，我们将克隆全部突变体的对应基因，通过遗传互作和基因表达分析、蛋白质胞内动态定位、蛋白质互作和修饰等研究，揭示这些凋亡细胞清除的调控因子的功能，阐明凋亡细胞清除不同环节的信号传递通路及分子调控机制。该项目的实施将推动凋亡细胞清除领域的进步，为解析相关疾病的发病机理奠定基础。

凋亡细胞的正确清除是程序性细胞死亡的重要环节，对组织重塑、炎症控制及免疫调节至关重要。本项目旨在综合利用模式动物秀丽线虫和动物培养细胞优势，发现凋亡细胞清除的新的调控因子并阐明其功能，进而揭示凋亡细胞清除的调控机制。通过秀丽线虫的多种突变体筛选、基因克隆和功能及作用机制研究，我们发现了凋亡细胞清除的新的调控因子并揭示了它们的作用机制，在凋亡细胞吞噬、吞噬体成熟化、依赖于溶酶体的凋亡细胞降解、凋亡细胞降解后溶酶体再形成、溶酶体发生及内吞体PtdIns3P调控等方面取得重要进展。1)发现clathrin及AP2促进凋亡细胞吞噬，进而揭示了凋亡细胞吞噬受体CED-1介导的细胞骨架重排机制。2)发现了定位于溶酶体上的PtdIns(4,5)P2水解酶PIPP-1,发现它调节吞噬体上PtdIns3P和PtdIns(4,5)P2的水平，从而促进吞噬-溶酶体的形成和凋亡细胞降解。3)发现溶酶体蛋白酶CPL-1在凋亡细胞的降解过程中发挥主导作用。4)发现了溶酶体从吞噬-溶酶体上再形成的现象；克隆了溶酶体上的中性氨基酸转运蛋白基因slc-36.1；揭示了SLC-36.1与PI3 5-Kinase(PPK-3)共同作用而介导凋亡细胞降解过程中溶酶体从吞噬-溶酶体上的再形成。5)发现了一种新的溶酶体发生的信号调控机制，揭示了PKC主导的溶酶体发生的信号通路。6)深入研究了线虫中PtdIns3P的两个新调控因子SORF-1/-2的功能和作用机制，同时揭示了人类细胞中它们的同源蛋白WDR91/WDR81的功能和作用机制。本项目在Nat. Cell Biol., J. Cell Biol. 等国际学术期刊上发表原始研究论文6篇，综述性文章3篇，申请发明专利1项。本项目研究培养了博士毕业生5名，博士后1名。本项目达到了预期的科学研究和人才培养目标。