【研究进展】万刚教授课题组揭示无膜细胞器稳态与小RNA信号通路调控新机制

       无膜细胞器是细胞内一类主要由蛋白质/RNA通过分子之间的多价弱相互作用，从而相变形成的聚合物，与细胞内细胞核、内质网和线粒体等有膜细胞器类似，起着在时空水平上调控细胞内生理活动的重要作用，无膜细胞器参与生殖细胞发育、免疫应答和压力应对等重要细胞活动，也与癌症和神经退行性疾病密切相关。生殖颗粒（germ granules）就是一类重要的存在于几乎所有动物细胞里面的无膜细胞器，对于生殖细胞的发育非常重要，其中在秀丽线虫中，这些生殖颗粒由至少四个毗邻的无膜细胞器P granules, Mutator foci, SIMR foci 和Z granules组成，但是关于这些生殖颗粒的功能和调控机制还不清楚。

      近日，万刚教授课题组在EMBO Journal发表了题为“ZSP-1 is a Z granule surface protein required for Z granule fluidity and germline immortality in Caenorhabditis elegans” 的研究论文。该研究首先通过遗传筛选，发现了一个特异性调控Z granules的基因，该基因的突变导致Z granules的异常，而对其它的无膜细胞器没有影响。进一步的研究表明，该基因编码的蛋白定位于Z granules的表面，因此该蛋白被命名为ZSP-1（Z granules surface protein 1）, ZSP-1特异性调控Z granules的稳态，其缺失导致Z granules由液态变成了固态（图1）。

图1：ZSP-1位于Z granules的表面调控其稳态

       更重要的是，小非编码RNA信号通路大多定位于这些无膜细胞器中，比如piRNA和RNAi相关的蛋白定位于P granules中，介导小RNA跨代表观遗传的蛋白定位于Z granules中，而siRNA扩增和抑制DNA 转座子的蛋白则位于Mutator foci中，因此生殖颗粒的稳态会影响小非编码RNA的功能。我们发现zsp-1的突变导致多个小RNA信号通路异常，比如piRNA，RNAi和RNAi遗传。同时zsp-1缺失的动物生殖细胞会逐代失去全能性，最终突变动物会绝育（图2）综上所述，该研究发现了一个新的生殖颗粒调控因子，并揭示了其调控生殖颗粒稳态和小RNA信号通路的分子机制。

图2: ZSP-1调控生殖颗粒稳态的模型

       万刚教授为该论文的第一作者和共同通讯作者，中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室与生命科学学院为第一完成单位，哈佛大学医学院遗传学系Scott Kennedy教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目(32070798)和广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金青年基金项目 （2019A1515110744）的资助。

       全文链接：https://doi.org/10.15252/embj.2020105612