2009年10月9日,北京生命科學研究所王曉晨實驗室在PLoS Genetics雜志在線發(fā)表題為“Caenorhabditis elegans Myotubularin MTM-1 Negatively Regulates the Engulfment of Apoptotic Cells”的文章。該文章報道了秀麗線蟲肌管素磷酸酶MTM-1負調(diào)控凋亡細胞吞噬過程。
細胞凋亡是動物發(fā)育中的重要環(huán)節(jié)之一。其中凋亡細胞的清除能防止凋亡細胞中的有害物質(zhì)外泄而傷害正常細胞,凋亡細胞清除缺陷會導致炎癥和免疫紊亂。在秀麗線蟲中,凋亡細胞會迅速被相鄰的吞噬細胞識別、吞噬并降解。已知兩條部分冗余的信號通路ced-1/6/7/;psr-1/ced-2/5/12/10正調(diào)控該過程,但其如何被負調(diào)控尚不清楚。
該文章以秀麗線蟲為模式生物,通過RNA干擾篩選獲得候選基因mtm-1.該基因編碼一個具有雙特異性的磷酸酶,可特異地水解PI3P和PI(3,5)P2生成PI和PI5P.該基因在進化上較為保守,人類mtm1基因與線蟲有很高的同源性。人mtm1基因突變會導致X染色體連鎖的肌管性疾病,但其致病機制尚不清楚。RNA干擾mtm-1可部分減輕ced-1/6/7/2突變體的凋亡細胞吞噬缺陷,但ced-5/12/10突變體無顯著改變。表明遺傳學上mtm-1作用于psr-1/ced-2/5/12/10信號通路并通過CED-5/12/10復合體起作用。
該文章利用顯微成像技術,跟蹤細胞凋亡的發(fā)生以及凋亡細胞的持續(xù)時間,證明mtm-1調(diào)控凋亡細胞吞噬而不影響細胞凋亡的總數(shù)。進一步,利用CED-1:GFP、ACT-5:GFP、LMP-1:GFP和GFP:RAB-7等熒光蛋白標記,證明mtm-1 RNA干擾可加快ced-1/6/7/2突變體凋亡細胞吞噬過程。
為了研究mtm-1是否通過調(diào)控PI3P而調(diào)控凋亡細胞吞噬,該文章檢測了負責生成PI3P的激酶piki-1與vps-34的突變體及雙突變體,發(fā)現(xiàn)單個突變體表現(xiàn)出較弱的凋亡細胞吞噬缺陷表型,而在雙突變體中表型明顯增強。在兩個激酶都缺失的遺傳背景下,mtm-1 RNA干擾不能減輕ced-1/6/7突變體的凋亡細胞吞噬缺陷表型,說明mtm-1調(diào)控該過程是依賴于其水解PI3P的磷酸酶功能。
MTM-1在數(shù)種已知的吞噬細胞中表達,并特異的定位在細胞膜上。跟蹤熒光蛋白發(fā)現(xiàn)GFP:MTM-1可結合到凋亡細胞的吞噬體膜上并在數(shù)十分鐘后與膜分離。該文章利用特異識別PI3P的熒光蛋白標記YFP:2xFYVE, 發(fā)現(xiàn)在mtm-1突變體的表皮細胞內(nèi)的膜泡結構上PI3P水平顯著增加。以上結果表明mtm-1很有可能是通過調(diào)控細胞膜上的PI3P水平而影響Rac GTPase CED-10的活性從而實現(xiàn)對凋亡細胞吞噬的調(diào)控。