溶酶体胰凝乳蛋白酶通过钙调神经磷酸酶调控线粒体动态变化和功能的研究

细胞凋亡的溶酶体-线粒体通路与多种重大疾病的发生发展密切相关。申请人及合作者首次发现多种细胞的溶酶体均内含胰凝乳蛋白酶，该酶外泄后可通过线粒体途径介导多因素诱导的细胞凋亡，并进一步证明了在鼠源细胞中胰凝乳蛋白酶对Bid的剪切激活是引发线粒体外膜通透的关键事件。然而胰凝乳蛋白酶不剪切人源Bid，目前仍不清楚其在人源细胞中通过何种效应分子作用于线粒体。申请人发现胰凝乳蛋白酶可与神经细胞中的重要信号分子- - 钙调神经磷酸酶发生相互作用，并剪切激活该酶。本项申请拟以此为切入点，在神经细胞中确定钙调神经磷酸酶是否是胰凝乳蛋白酶的内源底物、研究该酶对钙调神经磷酸酶的剪切激活是否影响线粒体动态变化。在此基础上，进一步探索钙调神经磷酸酶是否通过去磷酸化Drp1或Bad等关键分子而调控线粒体动态变化。研究结果将阐明溶酶体胰凝乳蛋白酶参与线粒体动态变化调控的新途径，并为预防、治疗相关重大疾病提供理论基础。

介导细胞凋亡的“溶酶体-线粒体途径”日益引起人们重视，它不仅涉及细胞器的动态变化与稳态维持，从而维持细胞乃至整个机体的动态平衡，而且也与肿瘤等重大疾病的发生发展密切相关。在病理条件下，溶酶体相关基因的整体表达调控及溶酶体膜通透调控是细胞死亡（包括凋亡、程序性细胞坏死及自噬性细胞死亡）的关键事件，对此过程进行深入研究有助于我们全面了解这一复杂进程，并为相关重大疾病的预防及治疗提供基础理论指导。本课题发现胰凝乳蛋白酶存在于多种细胞的溶酶体中，作为信号分子调节溶酶体及线粒体的动态变化与稳态维持、介导细胞凋亡，并与多种重大疾病的发生发展密切相关。主要进展如下：.1、揭示了胰凝乳蛋白酶促进凋亡信号正反馈放大的机制.溶酶体膜富含磷脂酸。凋亡程序启动后，tBid与磷脂酸发生膜脂-蛋白质相互作用，继而转位至溶酶体膜、发生寡聚化，通过形成类似“脂质孔道”的机制引起溶酶体膜通透，并形成促凋亡信号的正反馈放大。.2、发现了胰凝乳蛋白酶调节线粒体分裂的机理.在早期凋亡细胞中，胰凝乳蛋白酶剪切并不可逆地激活钙调神经磷酸酶、促进Drp1的去磷酸化及转位至线粒体，从而引发线粒体分裂，促进细胞凋亡的加速执行。.本课题执行期间共发表SCI收录的研究论文5篇，报道相关研究进展。