水生所利用斑马鱼模型揭示重要形态发生素BMP的分泌调控机制

来源：中科院水生所

骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）是一类重要的形态发生素，其介导的信号通路不仅广泛参与胚胎发育、器官形成、组织再生等生命过程，还与多种疾病及肿瘤发生密切相关，因此BMP信号通路受到学术界的广泛关注。然而，作为一类经典的胞外信号分子，BMP是如何从细胞内分泌和运输到细胞外？这一问题一直困扰着学术界。

中国科学院水生生物研究所孙永华团队利用斑马鱼模型，发现敲降豆蔻酰化富丙氨酸C激酶底物蛋白（MARCKS）家族成员marcksb导致BMP信号减弱且胚胎严重背部化，细胞移植实验证实marcksb介导BMP活性是细胞自主性的，点突变分析表明Marcksb蛋白磷酸化-去磷酸化所介导的细胞质-细胞膜穿梭对于BMP活性是必需的，进一步的细胞移植和体外实验揭示Marcksb与其互作蛋白热休克蛋白（Hsp70）形成复合体，介导了Bmp2b蛋白从胞内分泌到胞外这一细胞生物学过程。

同时，该团队利用CRISPR/Cas9技术构建了marcksb的母源合子突变体（MZmarcksb），有趣的是该突变体不仅Bmp2b分泌没有减弱，反而表现出Bmp2b分泌增强。进一步研究揭示，在突变体中MARCKS家族其他成员在卵子发生过程中表达上调且其合作蛋白Hsp70在合子基因激活时期上调表达，导致胚胎中MARCKS-Hsp70复合体总量上升，从而出现“过度遗传补偿”的效应。

该研究首次揭示了重要形态发生素BMP蛋白分泌途径的介导因子，且为“遗传补偿”效应提供了一个全新的例证。相关研究于9月24日在线发表于国际学术期刊PLOS Genetics（https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008306），水生所副研究员叶鼎和博士生王小四为该文的共同第一作者，孙永华研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金创新群体项目、优青项目、面上项目、青年项目，中国科学院青年创新促进会等资助。

图1 示意Marcksb和Hsp70复合体介导BMP蛋白分泌及marcksb敲除胚胎中的过度遗传补偿机制