同濟大學醫學院章小清課題組《Cell Research》雜誌發表創新研究論文

2017年7月4日，同濟大學醫學院、同濟大學附屬第十人民醫院章小清教授課題組在國際著名學術期刊Nature旗下《Cell Research》雜誌在線發表了題為「Smad5 acts as an intracellular pHmessenger and maintains bioenergetic homeostasis」的最新研究成果。

生物體總是處於不斷變化的細胞內外環境中，譬如溫度、細胞內外酸鹼度及滲透壓等。因此，所有生物體都需要感受這些不斷變化的內外界環境並做出相應的反應，以維持細胞正常的生理功能。章小清團隊研究人員在實驗中偶然發現，位於經典BMP信號通路下游的轉錄因子Smad5可以感受溫度、胞外酸鹼度及滲透壓的變化。高溫、胞外酸化及低滲條件會促使Smad5在細胞核內聚集；而在低溫、胞外鹼化及高滲條件下，Smad5會迅速從細胞核轉移到細胞質中。進一步研究發現，溫度、胞外酸鹼度及滲透壓都可以引起細胞內酸鹼度的改變，Smad5可以迅速感受細胞內酸鹼度的變化進而引起其核漿分布的改變。另外，敲除Smad5會引起細胞內能量穩態的紊亂並干擾正常發育過程。Smad5可以與糖酵解第一個限速酶HK1結合，增強HK1的酶活性，加速糖酵解和後續線粒體的氧化磷酸化。因此，Smad5可以迅速捕捉到胞內酸鹼度的細微變化，通過核漿穿梭來調節細胞內能量穩態。

圖解：首次解析Smad5可以感受溫度、胞外pH 及滲透壓的變化並通過調整其出核速率決定核漿定位

該項研究首次揭示了Smad5存在不依賴於傳統BMP信號的一個全新重要功能，這也是第一個發現細胞是如何回應外界環境變化，並通過捕捉胞內酸鹼度的變化以維持細胞內代謝穩態的重要細胞學事件。該研究可以增強我們對細胞內酸鹼度和代謝穩態是如何建立及維持的理解，提高我們對細胞內酸鹼度和代謝在胚胎髮育中作用的認識，並為進一步的藥物研發、細胞移植及治療打下堅實的基礎。

同濟大學醫學院章小清教授、劉玲研究員和諾華生物醫學研究中心的向斌博士是這篇論文的共同通訊作者。論文的第一作者為章小清教授組的博士研究生房玉江。房玉江同學也是教育部學術新人獎的獲得者，並代表中國研究生參加了2014年林島諾貝爾獎獲得者大會。本研究中，合作單位華東理工大學楊弋教授和趙玉政研究員，以及南通大學的金國華教授在細胞內pH測量和相關機制探討方面做出了重要貢獻。

相關研究得到科技部國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金委、上海市科委等項目的資助。

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