生命学院薛宇教授团队合作揭示参与线虫寿命调控的蛋白质磷酸化事件

来源:生命学院 浏览次数: 发布时间:2021-07-30 编辑:粟晓丽

新闻网讯 7月28日,生命科学与技术学院薛宇教授团队与北京生命科学研究所董梦秋教授团队合作,于国际期刊《自然∙通讯》(Nature Communications)在线发表了题为《胰岛素信号通过蛋白质磷酸化调控线虫寿命》(Insulin signaling regulates longevity through protein phosphorylation in Caenorhabditis elegans)的合作成果。论文共同第一作者为李文君博士、王晨玮博士、陶莉博士和闫永红,其中王晨玮博士为薛宇教授博士后。共同通讯作者为董梦秋教授和薛宇教授。



胰岛素相关通路作为经典的信号通路,参与了多物种的寿命调控,通路关键分子的动态变化可显著改变相关物种的寿命长度。例如,相比野生型线虫,酪氨酸激酶DAF-2突变的线虫寿命存在显著的提升。除DAF-2外,已有多个激酶及磷酸化通路被报道参与了线虫的寿命调控,提示了激酶介导的蛋白质磷酸化修饰的重要性。然而,一方面,激酶下游的磷酸化底物(位点)尚缺乏系统性研究与挖掘,限制了对相关调控机制地深入研究;另一方面,针对新的寿命调控激酶的揭示,尚缺乏高效的研究手段。


在该研究工作中,薛宇教授团队收集了121个已知的线虫寿命相关的磷酸化位点作为阳性数据后,提取了上述位点的6类特征,包括:1)上游激酶家族数量(UKFs);2)磷酸化保守性(PhC);3)互作功能域(IDMs);4)共发生乙酰化(ASC);5)相对表面可接触性(RSA);6)二级结构(SS);随后采用逻辑回归这一经典的机器学习算法构建了功能磷酸化位点预测算法iFPS(inference of functional phosphosites)。结合iFPS算法与蛋白质磷酸化组学数据,该项目共预测了25个潜在的寿命调控相关磷酸化位点,在经过CRISPR/Cas9编辑及Knock-in等实验验证后,成功发现了3个新的寿命调控相关磷酸化位点及其上游调控激酶。进一步地,基于底物磷酸化水平反应上游激酶活性的假设,薛宇教授团队基于DAF-2突变后磷酸化水平下调的磷酸化底物预测了27个潜在的寿命调控激酶,并通过后续实验成功证实了CK2激酶的抑制可促进线虫的寿命。


该研究工作受到国家自然科学基金、青年长江学者奖励计划和华中科技大学学术前沿青年团队计划的支持。