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从整合素共激活蛋白Kindlin-2的降解机制看基于分子机制的实验设计

来源：时间：2019-02-27 13:50:50

摘要：第十一届乳腺疾病泉城论坛讲课荟萃之北京大学张宏权教授从整合素共激活蛋白Kindlin-2的降解机制看基于分子机制的实验设计

讲者：张宏权

单位：北京大学基础医学院北京大学肿瘤研究中心北京大学天然药物与仿生药物国家重点实验室PI

地点：济南绿地美利亚酒店

场次：第一节甲冠天下

主持：郝秀原

嘉宾：徐莹莹、于志勇、贾国丛、李云涛、张聚良、曹亚丽、徐玲

张宏权教授分享了他在日常科研工作中的研究思路，希望能够对大家的科研工作起到一定帮助。

众所周知，转移是造成90%以上的恶性肿瘤死亡的主要原因，主要转移器官可有脑、骨、肺、淋巴结和肝脏等。从分子生物学角度，肿瘤的转移是一种生物学行为，是多步骤的过程，整合素在其中发挥重要调节功能。我们的实验室对整合素及相关分子通路进行了20余年的研究，最终找到了一些新的作用分子。

整合素的基本结构包括胞外结构域、跨膜结构域以及胞内结构域，其主要发挥作用的部位在于胞内结构域，通过蛋白质之间的相互作用实现。在特定、靶向的转移都由整合素介导，并且整合素的激活能够调控下游其他重要的信号通路，对胚胎发育，甚至生命的正常运行都起到重要的作用。这一选题也给我们科研思路带来启示，选题必须要具有高度的研究以及临床意义。

整合素可由非激活转变为激活状态，从而聚集并通过胞外受体介导，为分子提供了相互作用的场所。我们将关注点放在整合素的激活，最终发现了kindlin家族。Kindlin家族共有三类分子，我们主要关注点在kindlin-2，其在一系列疾病中都起到重要的作用，也对心脏、胚胎发育及植入、骨骼形成具有重要意义。

关于kindlin-2，我们提出了问题：Kindlin-2 蛋白是如何降解的?以及降解的分子机制是什么?

我们知道，蛋白质的降解有泛素-蛋白酶体介导的蛋白质降解，溶酶体降解途径，自噬途径以及Sumo-E3等途径。最终我们确定，kindlin-2的降解途径为泛素-蛋白酶体介导的蛋白质降解，下一步是确认具体降解因子，我们根据查阅大量文献，发现细胞间的黏附结构中存在分子smurf1，经过进一步查阅线索，我们最终发现，smurf1可介导talin的降解，而talin恰好与kindlin-2共同介导整合素的激活，于是我们确定了smurf1作为研究对象。

我们进行了大量的实验，进行分子机制的研究，在多种细胞中，如CHO细胞、成纤维细胞、足状突细胞、Hela细胞及不同乳腺癌细胞进行了实验验证，实验结果显示，在多种细胞中，smurf1能够通过缩短kindlin-2的半衰期，抑制αIIbβ整合素的激活。通过大量的质谱分析，我们找出11个kindlin-2潜在的降解位点，并对每个位点进行机制以及基因突变的生化实验，找出与泛素结合的氨基酸位点。下一部分为二者的相互作用，应找出有哪些特定结构域或特定的氨基酸相互作用，进行了大量功能方面的研究，如细胞延展、运动及粘附等。最终是疾病相关的研究，在动物实验中进行了大量的相关性研究，最终发现，敲除smurf1位点后，kindlin-2累积量增多，在分子、细胞、组织以及实验动物、患者个体层面进行分析，皆证实，二者的关系呈负相关性。最终我们将结果发表在general cell biology。

以上就是我们研究的思路，希望能够给大家带来一定启发。