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清华大学生命学院

清华大学俞立、孟安明及以色列特拉维夫大学Michael Kozlov团队合作揭示迁移体产生机制及其生理功能

2019-08-22 18:09:27

2019年8月1日,清华大学生命科学学院俞立课题组与清华大学生命科学学院孟安明课题组以及以色列特拉维夫大学Michael Kozlov课题组合作在《自然-细胞生物学》(Nature Cell Biology)期刊以封面文章发表了题为“迁移体在斑马鱼原肠运动过程中提供区域信号调节器官形态发生”(Migrasomes provide regional cues for organ morphogenesis during zebrafish gastrulation)和“微米级四次跨膜蛋白结构域的组装调节迁移体的形成”(Migrasome formation is mediated by assembly of micron-scale tetraspanin macrodomains)的研究论文。首次揭示了迁移体的生理功能及其产生机制。

迁移体是近年由清华大学俞立实验室发现并命名的新型膜性细胞器。然而,关于迁移体是否是体内真实存在的结构?迁移体的生理功能是什么?迁移体的产生机制又是什么?等一系列问题都尚不清楚。

俞立课题组和孟安明课题组合作研究发现,斑马鱼胚胎原肠运动时期会产生大量的迁移体,随后迁移体在胚胎发育过程中会呈现特定的时空分布。进一步研究发现迁移体中存在大量的信号因子,包括趋化因子、细胞因子和生长因子等,这些信号因子会随迁移体的分布形成局部区域信号中心,从而参与调控斑马鱼胚胎器官形态发生。该研究提供了全新的视角来更好地理解胚胎发育的过程,为胚胎发育的研究提供了新思路新策略。

那么,迁移体是如何产生的呢?清华大学俞立课题组与以色列特拉维夫大学Michael Kozlov课题组建立了深度合作,发现了Tspan4蛋白质及胆固醇在迁移体形成过程中的充分必要性,并从生物物理角度提出了进一步揭示迁移体形成的机制,并对此理论模型进行了实验验证。最终,实现了迁移体型形成机制的初步解释:由于细胞迁移引发了Tspan4蛋白质及胆固醇在收缩丝上的局部高度富集,并因此增加了其所富集区域膜的弯曲刚度,从而实现了迁移体结构的形成。该研究为迁移体的进一步研究奠定了基础,也为生物膜力学特性相关的研究打开了新的视角。

哺乳动物细胞中迁移体

清华大学生命科学学院俞立教授和孟安明院士为“迁移体在斑马鱼原肠运动过程中提供区域信号调节器官形态发生”的共通讯作者,2014级直博生姜东和姜政为共同第一作者;清华大学俞立教授和以色列特拉维夫大学Michael Kozlov教授为“微米级四次跨膜蛋白结构域的组装调节迁移体的形成”共通讯作者,2013级博士生黄雨薇和2012级博士生张绍进以及特拉维夫大学Ben Zucker为共同第一作者。

研究工作得到中华人民共和国科技部(2016YFA0500202 和 2017YFA0503404)以及国家自然科学基金委(31430053 和 31621063)的资助。