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徐涛院士课题组揭示Wolfram综合征致病基因WFS1突变诱发糖尿病的潜在分子机制

发布时间:2021年12月03日

  Wolfram 综合征(Wolfram syndrome/ WS)是一种较为罕见的常染色体隐性遗传性疾病,该疾病的临床症状表现为糖尿病、视神经萎缩、神经性耳聋和尿崩症等,其中糖尿病是其首发症状。Wolfram 综合征主要是由WFS1基因突变引起的,目前已鉴定到100多个WFS1基因的错义突变位点与Wolfram综合征相关。同时,GWAS鉴定到WFS1还是2型糖尿病的易感基因。但是,WFS1突变导致糖尿病发生的机制仍不明确。

  2021年11月30日,Nature系列子刊《Nature Communications》在线发表了徐涛院士团队题为"WFS1 functions in ER export of vesicular cargo proteins in pancreatic β-cells"的研究论文,该工作发现在WFS1的缺乏的小鼠胰岛中胰岛素原在内质网中异常累积,阻碍了胰岛素原转运至高尔基复合体中的加工以及胰岛素的分泌,揭示了WFS1在由内质网到高尔基复合体转运过程中起着重要作用。

  由内质网到高尔基复合体的蛋白运输是由外壳蛋白复合体II (COPII)小泡介导的,并需要特定的内质网膜受体蛋白分选货物进入COPII小泡中,然而这些受体蛋白大部分仍是未知的。该研究首次表明WFS1作为一个内质网中囊泡货物蛋白受体,介导了囊泡货物蛋白由内质网至高尔基复合体的转运。具体的分子机制为,WFS1通过其内质网腔 C末端直接与囊泡货物蛋白(包括胰岛素原)结合,而该区域内的致病突变(G695V、P724L、E809K 和 E830A)会破坏WFS1对囊泡货物蛋白的识别,损害了将货物蛋白分选到COPII小泡这一过程。而阻断COPII小泡介导的货物运输,会诱导胰岛β细胞的内质网应激和细胞凋亡。同时,在 WFS1的胞质N末端区域中编码着特定的内质网输出信号,可以被COPII亚基SEC24识别从而生成成熟的COPII小泡,N端部分的致病突变(E158K和E169K)会破坏WFS1在内质网上的定位及其与SEC24的相互作用,使囊泡无法正确运输至高尔基复合体。此研究不仅阐明了WFS1致病突变诱发的糖尿病的分子机制,同时还表明WFS1是囊泡货物蛋白由内质网到高尔基复合体的转运受体。

图示:WFS1介导内质网囊泡货物蛋白转运的模式图

  中国科学院生物物理研究所、广州实验室徐涛院士及广州实验室李总红副研究员为本文的共同通讯作者,广州实验室徐涛课题组王琳琳博士为第一作者。该研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略重点研究发展计划等项目的资助。

  文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-27344-y#Sec1

 

(供稿:徐涛研究组)

 

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