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为药物开发提供新策略,上海科学家发现导致人类发育性疾病新机制

为药物开发提供新策略,上海科学家发现导致人类发育性疾病新机制
2020年10月01日 06:01 新浪网 作者 上观新闻

  努南综合症和豹皮综合症,是两种人类发育性疾病,它们明明是由不同类别的基因突变导致,却表现出了相似的临床症状。比如面部和骨骼发育畸形,先天性心脏病,智力低下等。这也成了该领域的一个长期未解之迷。

  解放日报•上观新闻记者获悉,日前,中科院上海有机所生物与化学交叉研究中心朱继东课题组与刘聪课题组合作研究,首次发现了非受体酪氨酸磷酸酶(SHP2)在努南综合症和豹皮综合症中的基因突变会导致SHP2蛋白的异常液液相分离,最终表现出相似临床症状的分子机制,为小分子药物治疗与SHP2突变相关的人类发育性疾病和肿瘤提供了新的策略。北京时间2020年10月1日凌晨,该研究论文发表在国际权威学术期刊《细胞》上。

  努南综合症发病率约为千分之一左右,豹皮综合症发病率约为万分之一,一直没有什么有效的治疗药物。前人研究发现,努南综合症中的SHP2蛋白突变会导致酶的活力增加,而豹皮综合症中的SHP2蛋白突变则会导致酶的活力减少。一般而言,如果酶的功能往不同方向走,症状会不一样。究竟是什么导致了这一令人疑惑的现象?这一直是生物学上的棘手难题。

  朱继东告诉解放日报•上观新闻记者,他们发现,在努南综合症和豹皮综合症中存在的SHP2突变,都会促进SHP2蛋白在体外和细胞中发生异常的液液相分离。所谓液液相分离,就像油在水里面,会聚合而成油滴,这就是蛋白相和水相的分离。一般基因会有两个复制体,其中的一个SHP2蛋白突变后,会把另一个没有突变的野生型蛋白“招募”进来。如此一来,在液液相分离的局部,酶的浓度反而提高了,从而激活相关信号通路。

  生物大分子的液液相分离,提供了一个全新的视角来审视生命的运行规律,阐明了许多之前难以解释的生物学现象,是近几年来生命科学领域突破性的发展方向。越来越多的研究表明,蛋白质相分离广泛存在于细胞中,驱动多种重要的生物学功能,比如细胞内信号传导和基因转录调控。人们逐渐认识到,液液相分离不仅在生理过程中扮演重要的角色,它与人类多种重大疾病的病理过程也密切相关,包括肿瘤、自身免疫性疾病和神经退行性疾病等。阐明相分离在病理过程中的作用,将为人们治疗一系列重大疾病提供新的策略和手段。

  该工作首次报道了蛋白磷酸酶能够发生相分离现象(即蛋白在细胞里的液态聚集),这暗示相分离可能是细胞调节磷酸酶活性的一个重要调控方式。该研究发现,基因突变可直接改变蛋白的相分离能力,进而改变蛋白功能,并导致人类疾病的发生,进一步揭示了相分离在人类疾病发生发展中的重要性。“我们计划未来与药企合作开发小分子药物,来抑制液液相分离,希望对肿瘤、自身免疫性疾病和神经退行性疾病的治疗带来帮助。”朱继东说。

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