百人計劃人才《細胞》子刊發現細胞因子新功能

來自中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所分子生物學重點實驗室（State Key Laboratory of Molecular Biology），美國德州大學西南醫藥中心的研究人員發現Ufd1是gp78的一個共因子，這揭示了ERAB過程泛素反應中Ufd1的一個未知功能，也說明了Ufd1在膽固醇代謝過程中的關鍵作用。這一研究成果公布在《Cell Metabolism》雜志上。

文章的通訊作者是來自上海生命科學研究院李伯良教授，和宋保亮博士，前者的 研究方向為膽固醇代謝平衡的基因表達調控。目前針對膽固醇代謝平衡關鍵酶—酰基輔酶A:膽固醇酰基轉移酶(ACAT， acyl coezyme A:cholesterol acyltransferase)基因，開展組織結構、表達調控（包括轉錄、剪接、翻譯水平）和功能模式等研究，進而探索與膽固醇代謝平衡、動脈粥樣硬化（AS）早期病變、老年癡呆癥（AD）、高膽固醇血癥（HC）等的關系。

后者為“百人計劃”引進人才，研究方向為 膽固醇代謝調控。

原文檢索：
Cell Metabolism, Vol 6, 115-128, 08 August 2007
Ufd1 Is a Cofactor of gp78 and Plays a Key Role in Cholesterol Metabolism by Regulating the Stability of HMG-CoA Reductase
[Abstract]

真核細胞主要有兩種蛋白降解途徑：一種是溶酶體途徑，主要降解經胞吞進入細胞中的胞外蛋白質；另一種是非溶酶體途徑，主要經細胞顆粒中的蛋白酶體降解泛素化的細胞內蛋白質。泛素2蛋白酶體途徑(ubiquitin-proteasome pathway ,UPP) 不僅是一種破壞陳舊或損壞蛋白質的重要機制之一，而且還參與調節細胞周期進程、基因轉錄調節、受體胞吞、抗原呈遞、細胞增生與分化以及信號轉導等各種細胞生理過程。UPP 水解底物的主要步驟為：識別被降解的靶蛋白；多個泛素分子共價結合到蛋白質底物上形成多聚泛素鏈；通過26S 蛋白酶體復合物降解靶蛋白，同時釋放游離的、可重新利用的泛素分子。

2004年諾貝爾化學獎的獲得者以色列科學家阿夫拉穆-赫什科博士就以泛素介導的蛋白質降解和泛素在細胞周期調控中的作用獲得了此次諾貝爾獎。在細胞中，除了那些構成細胞結構和擔負著細胞基本功能的蛋白質外，大部分蛋白質都是細胞中的匆匆過客，對于這些短期存在的蛋白質，一種泛素（一種高度保守的小蛋白質，在絕大多數真核生物細胞中都存在）做為中間體可以根據細胞執行的功能和細胞的需要對這些短期蛋白質進行選擇性的降解。在這個過程中，對那些需要進行降解的蛋白質，泛素會主動與其結合。蛋白質一旦與泛素聯姻，就意味著它將開始死亡之旅。

在這個過程中三種酶（可以促進生物化學反應的一類小型蛋白質）將依次發揮作用：酶E1由泛素激活后，酶E2就做為載體背負著泛素去尋找那個注定要踏上死亡之旅的蛋白質，而酶E3則主要負責將泛素連接到蛋白質上。在這個過程中，酶E3所發揮的作用最大。細胞分裂涉及到組織和器官的生長和內部新老細胞的更替，涉及到組織器官如何維持其原有的形態和功能，對癌癥控制、器官組織的修復以及疾病的治療均有十分重要的意義。

膜錨定泛素連接酶gp78能促進錯誤折疊內質網（endoplasmic reticulum，ER）蛋白，和HMG-CoA還原酶（固醇調控）的降解。之前的研究發現泛素融合降解基因（ufd1，由UFD1基因編碼，是泛素依賴性降解系統或泛素融合降解途徑中的一個關鍵因子）在內質網相關蛋白降解（ER-associated protein degradation,或ER-associateddegradation,ERAD，真核細胞蛋白質質量控制的重要途徑）與Npl4和VCP相互作用中扮演著重要的作用：VCP-Ufd1-Npl4復合物可以識別多泛素鏈（polyubiquitin chains），并將泛素蛋白傳送到蛋白酶上。

在這篇文章中，研究人員發現Ufd1直接與gp78相互作用，而且是gp78的一個共因子。Ufd1可以增強gp78的E3活性，加速泛素化和還原酶的降解，并最終促進低密度
脂蛋白的受體介導吸收。同時研究人員證明Ufd1的單泛素化位點對于gp78的活性增強是必需，而其多泛素化位點則對于ERAB的泛素化后步驟也是關鍵的一個元素。

因此這一研究說明Ufd1是gp78的一個共因子，這揭示了ERAB過程中泛素反應，Ufd1的一個未知功能，也說明了Ufd1在膽固醇代謝過程中的關鍵作用。

附：
李伯良

研究員，中國生物化學與分子生物學會基因專業委員會主任

Email:blli@sibs.ac.cn

個人簡介

1994年被批準為博士生導師，1993年特聘為研究員，1989年被破格晉升為副研究員，1983年在中國科學院上海生物化學研究所研究生畢業并獲碩士學位，1979年畢業于北京大學生物系生物化學專業。曾在美國Dartmouth醫學院先1年、后多次短期合作研究（Visiting Scientist，1993-1994、1998、2000、2002）和美國New Jersey-UMDNJ從事研究2年（Research Associate， 1986-1988）。

2000年起在中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所從事研究，任所長（2000-2003）、研究組長、博士生導師、研究員、學術與學位委員會委員。曾在中國科學院上海生物化學研究所從事研究（1983-2000），任所長（1997-2000）、常務副所長（1995-1997，法人代表主持工作）、學術委員會主任（1995-2000）、研究組長（1991-2000）、博士生導師（1994-2000）、研究員（1993-2000）、學術與學位委員會委員（1992-2000）、副研究員（1989-1993）。

2005年起任中國生物化學與分子生物學學會基因專業委員會主任，1997年起任中國生物工程學會第2屆理事、第3屆常務理事、第4屆理事；1998年起被聘任中國醫學科學院醫學生物學研究所客座教授，1994年起被聘任浙江大學兼職教授；2004年起任《中國生物化學與分子生物學報》編委，2001年起任《科學通報》特邀編委，1998年起任《生命的化學》編委、常務編委、副主編，1996起任《生物化學與生物物理學報》常務編委、副主編、主編。曾任：《Cell Research》編委(2002-2006)，上海市生物工程學會第3屆常務理事（2002-2006）、第2屆理事（1999-2002），中國科學院上海生命科學研究院黨委書記（2002-2004）和學術委員會常務委員（2000-2006）；中國生物化學與分子生物學會第8屆副理事長兼秘書長（2001-2005）、第7屆副理事長（1997-2001），中國科學院生命科學/微觀生物學專家委員會（1997-2003）、生物技術專家委員會（1996-2003）和國際合作專家委員會（1996-2003）的委員，上海交通大學的兼職教授（1997-2000），上海市生物化學與分子生物學會的理事（1994-2003）。

一直從事生物化學、分子生物學、分子遺傳學等方面工作。至今，發表研究論文近80篇、綜述文章10多篇，發明ZL已授權7項、申請中2項，獲國家科技進步二等獎1項和中國科學院及省部級科技進步一等獎2項、二等獎3項、三等獎3項；獲得中國科學院“百人計劃”管理5年基金（1999）、國家杰出青年科學基金的延續基金（1997）、上海市優秀學科帶頭人基金（1996）、首屆國家杰出青年科學基金（1994）、國家基金委中青年人才專項基金（1993）；受到中國科學院先進領導班子（上海生物化學研究所所長）表彰（2000）、中國科學院有突出貢獻的中青年科學家表彰（1992）、國家"863"研究突出貢獻表彰（1991）、國家"七五"攻關研究重要貢獻表彰（1991）；獲得上海市優秀專業技術人才稱號（2004）、上海市科技精英提名獎（1998）、香港“求是科技基金會”杰出青年學者獎（1995）、國務院頒發政府特殊津貼（1994）；獲得中國科學院優秀博士生導師獎（1999）、中國科學院上海分院優秀博士生導師獎（1997）。

,

研究工作

研究方向為膽固醇代謝平衡的基因表達調控。目前針對膽固醇代謝平衡關鍵酶—酰基輔酶A:膽固醇酰基轉移酶(ACAT， acyl coezyme A:cholesterol acyltransferase)基因，開展組織結構、表達調控（包括轉錄、剪接、翻譯水平）和功能模式等研究，進而探索與膽固醇代謝平衡、動脈粥樣硬化（AS）早期病變、老年癡呆癥（AD）、高膽固醇血癥（HC）等的關系。

研究涉及的主要內容：
1.人ACAT1基因表達的新型反式剪接及其與膽固醇代謝平衡、AS、AD等的關系；
2.ACAT2基因在肝腸組織細胞的特異表達調控及其與HC等的關系；
3.ACAT基因在單核/巨噬細胞中的表達調控及其對膽固醇代謝的生理與病理包括AS早期病變的機理；
4.ACAT基因表達調控與細胞膜膽固醇功能的關系及其對細胞生長、分化、凋亡、癌變等活動的影響；
5.ACAT表達的相關功能基因、對應信號轉導與膽固醇代謝平衡的網絡調控；
6.ACAT的藥靶系統及其對AS、AD、HC等重要疾病治療新藥篩選的應用。

ACAT定位于細胞的內質網膜，是含量極低的膜蛋白，是細胞內唯一催化游離膽固醇與脂肪酸生成膽固醇酯的酶（多聚體變構酶），是膽固醇及其酯類代謝平衡的關鍵酶之一。ACAT在膽固醇的吸收、轉運、細胞膜功能作用等生理過程發揮極其重要作用。病理上，它在巨噬細胞中大量地合成膽固醇酯，形成泡沫細胞，即AS早期病變；它還影響神經細胞膜內的膽固醇量，直接調節產生A-beta，從而與AD相關；它在肝腸細胞中的活性變化，影響膽固醇酯的合成與血液轉運，而與HC相關。因此，它是重要的藥物靶蛋白。但由于它是含量極低的內質網膜蛋白，國際上至今未能純化其天然型酶蛋白。所以，在基因水平開展的工作，對深入研究ACAT功能機制、膽固醇代謝平衡及其與相關疾病關系，顯得極為重要，是目前唯一切實可行的途徑。文獻報道的ACAT家族基因包括ACAT1、ACAT2基因。人ACAT1基因在各種組織細胞中廣泛表達，而人ACAT2基因主要在肝腸細胞特異表達。本實驗室與長期從事ACAT的酶學作用機制、結構功能研究并最先克隆報道人ACAT cDNA基因的美國Dartmouth醫學院生物化學系主任TY Chang教授實驗室進行優勢互補合作，對ACAT基因的組織結構、表達調控等進行系統的研究。在首先報道人ACAT1和ACAT2基因組織結構及其啟動子序列并發現人ACAT1 mRNA序列來自兩條不同的染色體、干擾素-gamma與全反式視黃酸協同調控人ACAT1基因P1啟動子的轉錄活性、人ACAT2基因啟動子具有細胞特異和分化依賴的轉錄活性等研究積累基礎上，深入進行ACAT基因相關的上述幾方面研究探索，旨在建立相應前沿性研究體系的同時，不斷揭示ACAT基因表達調控的功能作用及其分子機制，促進闡明ACAT基因的表達調控在膽固醇及其酯類代謝平衡過程的生理功能、病理變化中的作用機理及與重要疾病的關系，為相關疾病的預防、診治和藥物等研究提供重要的基礎。

正在主持（3項）、合作負責（2項）的國家973、863、基金委重大及中國科學院、上海市研究基金共5項。已完成的國家、省部級研究28項（主持13項、合作負責7項、參加8項）。對科研工作要求：盡興選擇、反復論證有基礎積累的前沿性課題，精細掌握、即時創造課題研究所需要的技術方法，縱深拓寬、交叉運用所學知識于研究實驗分析，及時調整、不斷實驗有針對性的研究思路，細致觀察、實驗解決研究進程所遇重要現象問題，善于總結、科學表達大量實驗所獲得的研究結果。

宋保亮
 
Mail地址 blsong@sibs.ac.cn
研究方向 膽固醇代謝調控

研究工作
膽固醇是細胞膜的關鍵組成成分，其主要作用是調節膜的流動性。膽固醇代謝異常會導致心血管疾病、阿爾海默氏病及膽結石等的發生。生物體有非常精細的機制以調控膽固醇代謝平衡，我們實驗室主要對膽固醇代謝的兩個重要方面－膽固醇合成及吸收進行研究，以加深人們對膽固醇代謝平衡調控的理論認識，并且為研發新型降膽固醇藥物提供基礎。
獲獎情況 2006年獲上海市“科技啟明星”稱號。

個人簡介
1997年畢業于南京大學，獲理學學士學位。2002年畢業于中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所，獲理學博士學位。2002年至2005年，在美國德克薩斯大學西南醫學中心從事博士后研究。2005年10月起，在中科院生物化學與細胞生物學研究所任研究員，課題組長，博士生導師，“百人計劃”人才引進。 2006年獲上海市“科技啟明星”稱號。

近期論文
1) Song BL, Debose-Boyd RA. (2006). Insig-dependent ubiquitination and degradation of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase stimulated by delta - and gamma -tocotrienols. J Biol Chem. [Epub ahead of print]
2) Song BL*, Wang CH*, Yao XM*, Yang L, Zhang WJ, Wang ZZ, Zhao XN, Yang JB, Qi W, Yang XY, Inoue K, Lin ZX, Zhang HZ, Kodama T, Chang CC, Liu YK, Chang TY, Li BL. (2006). Human acyl-CoA:cholesterol acyltransferase 2 gene expression in intestinal Caco-2 cells and in hepatocellular carcinoma. Biochem J. 15: 617-26. (*: These persons contributed equally)
3) Song BL, Sever N, and DeBose-Boyd RA. (2005). Gp78, a membrane anchored ubiquitin ligase, associates with Insig-1 and couples sterol-regulated ubiquitination to degradation of HMG CoA reductase. Molecular Cell, 19: 829-840.
4) Song BL, Javitt NB, and DeBose-Boyd RA. (2005). Insig-mediated degradation of HMG CoA reductase stimulated by lanosterol, an intermediate in the synthesis of cholesterol. Cell Metabolism, 1: 179-189
5) Sever N, Lee PCW, Song BL, Rawson RB, and DeBose-Boyd RA. (2004). Isolation of mutant cells lacking Insig-1 through selection with SR-12813, an agent that stimulates degradation of 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzyme A reductase. J Biol Chem, 279: 43136-47
6) Song BL and Debose-Boyd RA. (2004). Ubiquitination of 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase in permeabilized cells mediated by cytosolic E1 and a putative membrane-bound ubiquitin ligase. J Biol Chem, 279: 28798-28806
7) Sever N*, Song BL*, Yabe D*, Goldstein JL, Brown MS, and DeBose-Boyd RA. (2003). Insig-dependent ubiquitination and degradation of mammalian 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase stimulated by sterols and geranylgeraniol. J Biol Chem, 278: 52479-52490. (*: These persons contributed equally)
8) Song BL*, Qi W*, Yang XY, Chang CCY, Zhu JQ, Chang TY and Li BL. (2001). Organization of human ACAT-2 gene and its cell-type-specific promoter activity. Biochem Biophys Res Commun, 282: 580-588 (*: These persons contributed equally)