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PPM1B在TGF-β/BMP信号通路中功能与机制的研究

浙江大学生命科学研究院细胞生物学

2017级硕士研究生郝伟利

导师肖睦

中文摘要

转化生长因子-β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）介导的信号通路在细

胞和生物体内发挥很重要的功能。TGF-β信号通路能够参与到细胞增殖、细胞分

化、细胞凋亡、细胞迁移、免疫应答、胚胎发育等多个生理过程。SMAD家族蛋

白是TGF-β信号转导过程中的关键蛋白，SMAD蛋白根据其功能可分为三类，分

别是受体调节型SMAD（ReceptorRegulatedSMAD，R-SMAD）、共同转导型SMAD

（CommonMediatorSMAD，Co-SMAD）和抑制型SMAD（InhibitorySMAD，

I-SMAD）。R-SMAD被TGF-βI型受体磷酸化之后与Co-SMAD结合形成异源三聚

体转运入核，并与一些共转录因子共同发挥作用，调节TGF-β下游基因的转录表

达。

R-SMAD羧基端SXS丝氨酸被I型受体磷酸化是整个信号通路的中心事件，

因此R-SMAD的磷酸化与去磷酸化调控对于整条信号通路的转导起着至关重要的

作用。磷酸酶能够去除R-SMAD羧基端SXS丝氨酸磷酸化，从而终止TGF-β信

号转导。在本文研究中，我们发现PPM1B（Proteinphosphatase1B）一种属于PPM

家族的磷酸酶可以有效降低SMAD2/3和SMAD1羧基端SXS丝氨酸磷酸化。据报

道，PPM1B可以通过去磷酸化TBK1、Rip3、IKKbeta在先天抗病毒免疫、细胞坏

死、NF-κB信号通路中发挥作用，但是PPM1B在TGF-β/BMP信号通路中的功能

我们并不知晓。

在本研究中，我们证实TGF-β刺激可以诱导PPM1B的剪切产物isoform2表

达增加。接着，我们探究了PPM1B在TGF-β信号通路中的功能。研究发现，PPM1B

能够降低SMAD2和SMAD3羧基端SXS丝氨酸磷酸化，并且isoform1和isoform2

都具有降低SMAD2/3磷酸化的功能，而其磷酸酶失活突变体R179G对SMAD2/3

磷酸化没有影响，说明PPM1B调控SMAD2/3磷酸化依赖于其磷酸酶活性。通过

荧光素酶报告基因系统，进一步证明PPM1B是TGF-β信号通路的负调控因子，同

时，通过检测TGF-β信号诱导的下游基因也验证了这一抑制作用。在过量表达

PPM1B的细胞里我们进一步证实PPM1B通过调控SMAD2/3磷酸化从而抑制

TGF-β信号通路，而PPM1B磷酸酶失活突变R179G失去了这种抑制作用，这些

结果说明PPM1B发挥抑制因子的功能依赖于其磷酸酶活性。此外我们还发现

PPM1B同样在BMP信号通路中可以降低SMAD1磷酸化从而抑制BMP信号通路，

推测PPM1B是泛R-SMAD的丝苏氨酸磷酸酶。进一步研究发现PPM1B的表达也

受BMP信号的调控，BMP2也能够上调PPM1Bisoform2的表达。

简而言之，在本论文中，我们发现TGF-β/BMP可以上调PPM1Bisoform2的

表达，而PPM1B可能通过去除R-SMAD羧基端SXS丝氨酸磷酸化进而抑制

TGF-β/BMP信号通路，整个过程形成了一个TGF-β/BMP负反馈调节系统。此研

究揭示了TGF-β信号通路调控的新机制，丰富了磷酸酶PPM1B在生理过程中的功

能，为进一步研发与TGF-β信号通路相关疾病的新型靶向药物提供了理论基础。

关键词：TGF-β/BMP信号通路，PPM1B，磷酸化，SMAD，磷酸酶

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