2007年,中科院上海生命科學研究院營養科學研究所王福俤研究員在《Nature Genetics》上發表Genetic variation in Mon1a protein trafficking modifies macrophage iron loading in mice文章,首次發現Mon1a是鐵代謝調控新基因。
近期,普渡大學食品與營養系終身教授Fleet博士在營養學領域權威雜志《Nutrition Reviews》在十月份刊登了題目為“Forward genetics used to identify new gene Mon1a with critical role in controlling macrophage iron metabolism and iron recycling from erythrocytes”(McCreedy RA, Fleet JC. Nutrition Reviews 2009 Oct;67(10):607-10)的評述性論文。該文集中評價和總結了我所王福俤研究員2007年發表在Nature Genetics的論文。
Fleet博士是美國NIH基金營養學評審小組專家成員、國際著名營養學家,在微量元素和維生素D代謝分子機制方面發表了諸多高水平的研究論文。
Fleet博士在評述中系統的討論和分析了王福俤博士在發現新基因Mon1a研究中所運用的實驗技術以及Mon1a在調控巨噬細胞鐵穩態代謝中的重要功能,并插圖闡述Mon1a的作用機理。Fleet博士在評述中充分肯定了王福俤博士通過正向遺傳學手段篩選到了鐵離子代謝相關新基因 Mon1a研究工作的新穎性和重要性;他提出,王福俤博士所運用的正向遺傳學實驗手段以及研究思路將成為營養學研究領域篩選和發現新基因的重要途徑。
王福俤研究員到營養所工作后已在原良好的工作基礎上,建立了系統的正向遺傳學篩選平臺,正在對鐵、鋅、銅、鎘、鉛、砷、氟等多種離子進行新基因篩選,已經取得了可喜的研究進展。該項目得到中國科學院百人計劃、973項目以及國家自然科學基金委等資助。
2008年王福俤博士研究組與美國密歇根大學的Haoxing Xu博士、波士頓兒童醫院以及瑞典Linkoping大學的科學家合作,首次闡明了TRPML1是一種二價鐵離子(Fe 2+ )通道。研究成果近期發表在《自然》(Nature)雜志上。
TRPML1是TRP(transient receptor potential)離子通道蛋白,分布在細胞內體和溶酶體,在人類黏脂質累積病IV型(Mucolipidosis,ML4)患者中發現有突變。ML4是一種罕見的嚴重遺傳性神經疾病,其主要臨床表現為運動障礙、智力低下、視網膜變性和缺鐵性貧血,且隨著患者年齡增長癥狀會逐漸加重。以往研究推測,TRPML1是一種Ca 2+通道,Ca 2+代謝紊亂導致ML4發病。
王福俤研究組及其合作者利用多種前沿生物學技術,包括放射性鐵離子吸收定量測定、金屬離子特異熒光成像以及細胞內體溶酶體膜片鉗揭示TRPML1實際上是Fe 2+通道。在酸性條件下,正常晚期內體和溶酶體中TRPML1具有非常強的泵出Fe 2+的能力;而ML4突變的TRPML1蛋白卻表現為泵出Fe 2+的功能受到抑制或被阻斷。因此,細胞內鐵離子轉運障礙是導致ML4發病的真正分子機理。基于TRPML1在細胞內鐵代謝中的重要作用,設計針對溶酶體靶向的鐵螯合物可能會成為治療ML4患者的新舉措。
專家認為,“TRPML1是分布在細胞內體和溶酶體的二價鐵離子通道”這一重要發現,不僅極大地豐富和完善了細胞鐵穩態調控理論體系,而且還為鐵代謝相關疾病,包括癌癥、糖尿病、神經退行性病變等的預防和治療研究開辟了新的途徑。
王福俤研究組重點研究微量元素鋅和鐵的穩態調控機理,并通過多種生物學技術和實驗體系篩選和鑒定新的金屬離子轉運相關基因。TRPML1是繼Mon1a(Nature Genetics,2007)和Sec15L1 (Nature Genetics,2005)之后,王福俤博士獨立或參與發現的第三個鐵代謝調控新基因。目前,該研究組正與多家科研單位合作,繼續對TRPML1導致ML4的分子機理進行深入研究。
王福俤簡介
王福俤博士,1992年獲河北醫科大學公共衛生學院學士學位,1995年獲上海同濟大學醫學院營養與食品衛生學碩士學位,1998年第二軍醫大學公共衛生學(營養學)博士學位。1998-2002在第二軍醫大學海軍醫學系工作,先后任講師、副教授、碩士生導師、教研室主任。2002-2004年在美國密蘇理哥倫比亞大學營養系和生物化學系從事博士后研究;2004-2008年在美國哈佛大學醫學院和波士頓兒童醫院任講師。2008年初加入中國科學院上海生命科學研究院營養科學研究所。
研究領域:
本實驗室目前的主要研究方向:1) 鐵和鋅離子穩態調控的分子機理;2) 金屬離子穩態失衡在疾病發生發展中的作用。礦物質和微量元素是構成人體組織和維持正常生理活動的重要物質,過少會引發相應的缺乏病,例如鋅缺乏可引起小兒厭食、生長發育停滯以及免疫力降低等;鐵缺乏可以引發缺鐵性貧血。但這些礦物質和微量元素過量同樣對健康造成極大危害,例如人類血色病是一種以過多鐵質沉著于臟器組織為主要癥狀的先天性代謝缺陷病,晚期患者多可出現肝硬化、糖尿病和心臟病變等。因此維持機體礦物質和微量元素平衡對人類健康至關重要。近年來由于分子生物學技術的發展,多種參與離子轉運與代謝的新基因被克隆和鑒定,使人類對離子穩態調控分子機理有了一定的了解,但還有很多問題有待深入研究。我們將運用涵蓋分子生物學、細胞生物學、生物化學及遺傳學等多學科前沿實驗技術,以基因敲除小鼠和細胞系統為模型研究鐵和鋅穩態調控的分子機理。
本實驗室的主要研究工作將集中在:
1) 研究鐵代謝通路重要基因包括Mon1a、轉鐵蛋白受體、Ferroportin和Hemojuvelin調控鐵穩態的分子機理;
2) 研究鋅離子轉運蛋白ZIP家族基因調控鋅離子穩態的分子機理;
3) 研究鐵和鋅穩態失衡在糖尿病和腫瘤發生發展中的作用并尋找相應的防治手段;
4) 篩選和鑒定金屬離子穩態調控新基因。
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