2021年7月1日,南方医科大学基础医学院白晓春、邹志鹏研究团队在Cell子刊Developmental Cell在线发表了题为Vangl2 limits chaperone mediated autophagy to balance osteogenic differentiation in mesenchymal stem cells的研究论文。细胞生物学专业博士宫妍为第一作者,邹志鹏教授和白晓春教授为共同通讯作者。本项目受到了国家自然科学基金面上项目(31771311)和杰青项目(81625015)的资助。
溶酶体在传统意义上是细胞内处理和回收废弃物质的“垃圾桶”,但近期研究显示其还是细胞的营养信号中枢。本研究首次发现,溶酶体的一种亚类-分子伴侣介导的自噬(chaperone mediated autophagy, CMA)定向的溶酶体,通过降解多种阻碍成骨分化的蛋白质,例如成脂和成软骨分化的关键决定因子TLE3, ZNF423和SOX9,使MSC的蛋白质组在分化过程中重编程,从而平衡间充质干细胞(MSCs)的成骨分化。
Van Gogh-like 2 (Vangl2)是平面细胞极性(planar cell polarity, PCP)通路的特异性关键组分,在极性的上皮细胞中定位于质膜。本研究首次发现,在MSC中,Vangl2高度富集于CMA溶酶体膜的脂筏中,并促进CMA受体LAMP-2A的降解,从而自我限制此类溶酶体的CMA活性。Vangl2缺失则导致此类溶酶体的激活,选择性降解上述成骨抑制因子,并促进成骨分化(见附图)。本研究具有如下重要意义:1.首次系统地阐述了溶酶体在MSC多向分化中的关键作用,此研究也提示了溶酶体在其他类型干细胞分化中的潜在作用;2. 首次揭示了Vangl2独立于PCP信号通路的重要功能:即Vangl2-LAMP-2A信号通路自限CMA溶酶体的活性;3.本研究提示,除表观遗传修饰之外,蛋白质的程序性降解,也可能对干细胞的多向分化起重要作用。通过基因编辑等方法精确控制Vangl2的表达或CMA的活性,可能为利用MSCs预防骨丢失和再生医学提供新的理论基础。
原文链接:https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(21)00518-9