你知道吗?细胞内部与外部之间会用“悄悄话”传导信号,这就是细胞的信号通路,细胞会根据传递来的信息做出反应。近日,浙江大学求是特聘教授、浙江大学杭州国际科创中心(简称科创中心)主任助理徐平龙及其团队鉴定了一条物种进化上非常古老的cGAS-STING信号通路,揭示了该cGAS-STING-PERK-eIF2α通路具体而独特的分子机制和控制蛋白质合成的生物学功能,并阐明了其对细胞衰老以及肺、肾器官纤维化病变的关键生理功能。
目前,相关研究成果已在《Nature Cell Biology》上发表,题为“A non-canonical cGAS-STING-PERK pathway facilitates the translational program critical for senescence and organ fibrosis”。
一、与细胞衰老和器官纤维化关系紧密的非经典信号通路
核酸是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的总称,核酸天然免疫识别,是一类进化上高度保守的细胞生物学和免疫学机制,存在于几乎所有类型的细胞中,它的异常调控将会导致感染性疾病、自身炎症性疾病、自身免疫性疾病、神经退行性疾病和肿瘤发生。
然而,DNA识别如何迅速及准确地响应微环境及细胞生理状态,是否存在具有区别于cGAS-STING-IRF3经典信号通路的分子路径等,都不是十分清晰。
徐平龙老师团队的此次成果为此类研究开辟了新路径:他细致地鉴定出了首条非经典的cGAS-STING信号通路:cGAS-STING-PERK-eIF2,鉴定了天然免疫应答在翻译水平对细胞生理的调控功能,并阐明了该信号机制的关键生理与病理功能。
徐老师介绍,新的信号通路激活可以显著抑制细胞内mRNA翻译水平,但却特异地促进部分炎症和存活相关蛋白的合成。蛋白的合成可以引起两种反应:一是促进细胞的衰老,二是导致肺部等器官的纤维化。
通过进一步实验,他们证实:如果对cGAS-STING-PERK-eIF2非经典信号通路进行干预,比如敲掉通路上的某个蛋白,或者使用蛋白抑制剂,细胞衰老和纤维化的现象就会停止,目前这种现象已经在小鼠身上得到了印证。
这就意味着cGAS-STING-PERK-eIF2非经典信号通路是控制细胞衰老以及器官纤维化的关键信号通路,干预该通路在治疗器官纤维化这一顽疾中有重要的临床价值。这些重要新发现是核酸识别在信号机制和功能基础理论上的突破,也为器官纤维化的治疗提供了新的理论依据及药物靶点。同时,在这项工作中建立的STING直接诱导的肺器官纤维化模型,将为核酸识别的生理病理功能研究提供极大的便利。
二、热爱是最好的老师
徐平龙老师告诉我们,这次成果并非一朝一夕,前后耗时将近5年。整个团队长久以来都在积极探索采用多学科交叉手段,致力于阐明核酸识别这一新型天然免疫信号系统的未知分子机制和调控,以及它在病毒感染免疫、肿瘤免疫和器官退行性疾病等重要生物学进程及病理进程中的功能与分子基础。如果说核酸天然免疫识别的研究是一棵大树,那么这次成果就是大树上结出的一颗果实。
徐平龙老师的大部分时间都是在实验室里度过的,他表示,成果的获得固然离不开持之以恒的付出,但更离不开的是对科学真正的热爱。做自己的好奇和喜爱的事情,就算付出再多精力也不会觉得辛苦,他说:“要少点功利心,多点对科学的好奇心和探索心。”如今,徐平龙老师团队的年轻人基本也都是因为真心热爱,才汇聚于此。
平时科研之余,徐平龙老师也喜欢读书,不仅是科研书籍,还有不少文史哲类的书籍,他表示怎么看待这个世界,往往影响了我们能做出什么水平的成果。
“会当凌绝顶,一览众山小。”独立的思考、辩证的思维、更高的视角、更宽广的格局,才能帮助我们看到更多的风景。