Nature：揭示SMAD2/3協調人多能性幹細胞發育

為了讓細胞和組織正常地發揮功能，某些基因需要在正確的時間開啟和關閉，以響應來自細胞外的生長因子信號。已知SMAD2和SMAD3（SMAD2/3）蛋白是這個細胞信號轉導過程的一個重要的組成部分，在細胞內部被激活，開啟和關閉許多不同過程（從胚胎髮育和生長到激活免疫系統或癌症）所需的基因。

圖片來自CC0 Public Domain。

SMAD2/3在不同的細胞中具有許多不同的功能，從控制某些細胞類型生長到控制其他細胞類型對應激作出反應。已知它們與某些被稱為轉錄因子的DNA結合蛋白相互作用，然而，在此之前，它們如何發揮如此多的不同功能一直是個謎。

在一項新的研究中，來自英國劍橋大學的研究人員研究了人多能性幹細胞---能夠產生人體所有組織和器官的細胞---中的SMAD2/3與其他蛋白之間的相互作用。他們發現儘管SMAD2/3確實結合一些轉錄因子，但是它們也與參與細胞中的一系列分子過程的蛋白髮生相互作用，從而協調這些蛋白進行細胞信號轉導。相關研究結果發表在2018年3月8日的Nature期刊上，論文標題為「The SMAD2/3 interactome reveals that TGFβ controls m6A mRNA methylation in pluripotency」。

其中的一種分子過程是近期發現的一種被稱RNA編輯的機制。當蛋白在細胞中產生時，DNA先是經過轉錄產生信使RNA（mRNA），隨後mRNA經翻譯後產生細胞所需要的蛋白。然而，RNA編輯能夠對mRNA進行修飾，從而降低它的穩定性、控制它產生的蛋白長度並且要比僅阻止RNA轉錄更快地關閉基因。

這些研究人員首次觀察到SMAD2/3能夠激活經過RNA編輯的蛋白，從而使得特定的mRNA變得不穩定和快速地降解。SMAD2/3發揮的作用是將細胞信號轉導與RNA編輯相關聯在一起，從而允許細胞開啟和隨後再次關閉對發育至關重要的基因。

鑒於SMAD2/3的活性受到生長因子的調節，這項研究闡明了胞外信號能夠控制細胞功能的一種新方式。

參考資料：Alessandro Bertero, Stephanie Brown, Pedro Madrigal et al. The SMAD2/3 interactome reveals that TGFβ controls m6A mRNA methylation in pluripotency. Nature, 08 March 2018, 555:256–259, doi:10.1038/nature25784

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