Ter94在Hedgehog信号转导途径中的作用机理

Hedgehog（Hh）信号转导途径是生物进化史上最为保守的信号途径之一，控制了脊椎动物以及非脊椎动物众多发育过程中细胞的生长及分化。Hh信号活性的异常调节可以导致包括出生缺陷、基底细胞癌在内的多种人类疾病。但是，目前对其信号转导机制、特别是对其中的重要蛋白Smoothened（Smo）的调节机制的研究还远远不够。我们在实验中发现蛋白质-Ter94，能够与Smo分子相互作用，并在细胞内共定位。鉴于Ter94在蛋白质泛素化降解中的重要作用，其很有可能在Hh信号转导途径中对Smo 分子的稳定性的调节起到重要作用。本项目拟利用我们实验室建立的果蝇的研究技术平台，在in vitro与in vivo两方面，开展Ter94在Hh信号转导途径中的作用机理的研究，以期揭示Hh信号途径中的重要蛋白Smo的调节机制，为最终理解Hh信号转导途径及其在生理、病理条件下的功能调控等提供坚实的理论基础。

生长调控是生物体最基本的发育过程之一，关于其机理的研究不仅是一个重大基础理论问题，也是相关疾病如肿瘤发生、发展的重要内容。作为生物体发育过程中最为重要的形态发生素之一以及生物进化史上最为保守的信号转导途径之一，Hh信号转导途径控制了脊椎动物以及非脊椎动物众多发育过程中细胞的生长及分化。在人类发育过程中，Hh及其信号途径的异常调节将会导致包括出生缺陷和癌症在内的多种人类严重疾病。在Hedgehog信号转导途径中，Hh的信号需要通过对转录因子Ci的活性调节对下游基因的转录进行控制。因此，转录因子Ci的稳定调节机制在Hh信号通路中占有极为重要的地位。Ci的稳定性受到了Hh信号浓度的精确调节。在没有Hh信号存在的情况下，Cul1/Slimb E3复合物将泛素化Ci并通过蛋白酶体将全长的Ci部分降解为Ci75，同时Ci75将作为转录抑制因子进入细胞核，抑制下游基因的表达。在存在Hh信号的情况下，Hh将会诱导基因Hib的表达。Hib将会与Cul3形成新的E3复合物泛素化Ci，进而通过蛋白酶体将全长的Ci完全降解。但是蛋白酶体是如何区分泛素化的Ci并进而采用不同的降解方式将Ci分别部分降解为Ci75或完全降解，这一机制目前仍然不清楚。蛋白质降解调控中，CDC48/VCP/p97与新近报导的E4形成复合物，调节了错误折叠蛋白质在Endoplasmic Reticulum Associated Degradation（ERAD）过程中的降解。通过研究，我们发现果蝇中p97的同源蛋白Ter94 ATPase及其结头蛋白Ufd1-like、dNpl4特异性的参与了Ci在无Hh信号情况下的Cul1/Slimb蛋白酶体部分降解。而在同样需要蛋白酶体的Cul3/Hib参与的Ci完全降解过程中Ter94复合体并不起作用。同时通过实验，我们发现，在没有Hh信号存在的情况下，Cul1/Slimb E3连接酶可以将11位点Lysine特异性修饰的泛素链（K11泛素链）特异性的加载在Ci ，并特异性的被Ter94所识别，并作为特异性的选择信号参与Ci的部分降解。而Ter94的ATP酶活性在最终将泛素化Ci转运至蛋白酶体过程中起到了重要的作用。这一机制的发现，将Ter94复合体作为新的调控因子引入至Hh信号调控网络中，对今后的Hh信号通路的机制的进一步深入研究具有重要的意义。