1、中文 2950字 出处： Achim W, Shintaro I, Mcgourty C A, et al. Cell-fate determination by ubiquitin-dependent regulation of translationJ. Nature, 2015, 525(7570):523-527. 原文： Cell-fate determination by ubiquitin-dependent regulation of translation doi:10.1038/nature14978 译文： 细胞命运的转录后调控 Achim Werner, Shintar
2、o Iwasaki, Colleen A. McGourty, Sofia Medina-Ruiz, Nia Teerikorpi, Indro Fedrigo, Nicholas T. Ingolia & Michael Rape 摘要： 多细胞动物的发育依赖分化程序的准确执行。它使多能干细胞选择特定的细胞命运。现在已经了解到分化需要染色质结构和基因调控网络发生改变，但我们对是否有其他的事件帮助决定细胞命运还知之甚少。在 此我们确定了泛素连接酶 CUL3及其脊椎动物特异性底物受体 KBTBD8（ CUL3KBTBD8）在人类和热带爪蟾神经嵴特化中重要的调节作用。 CUL3KBTBD8会使得
3、NOLC1 及其同源的 TCOF1 单泛肽化。它们的突变在 特雷彻柯林斯综合征 中有很大影响。泛素化使得 TCOF1-NOCL1平台形成。这种物质能将核糖体修饰酶与 RNA聚合酶1连接起来进而重组细胞分化的翻译程序以便于神经嵴的特化。由此我们得出结论：依赖泛素调节翻译是细胞命运决定的重要特征。 Cullin-RING连接酶家族（ CRLs）是泛素化酶中的最大的一类，在多细胞动物的发育中扮演着重要的角色。 CRLs通过大约 300个受体蛋白识别他们的底物。其中有些在发育过程中表达会有差异。虽然已经了解到 CRL 的受体相关基因的突变与人类疾病 有联系，但人们没有确切的了解 CRLs如何保证细胞分
4、化为特定的类型。 为了研究 CRLs在发育中所起的重要作用，我们对分化的人类胚胎干细胞（ hESCs）采用了全基因组转录分析。定量反转录 PCR（ qRT-PCR）测定 KBTBDmRNA与蛋白印迹分析测定蛋白量显示，在 hESC 分化过程中脊椎动物特异性 CUL3 受体 KBTBD8 的丰度大量减少。结果显示，在 hESCs分化的过程中，脊椎动物特异性 CUL3受体 KBTBD8会明显减少。KBTBD8在小鼠和热带爪蟾的发育中也会下调，这与进化保护方向一致。 KBTBD8 的缺失不影响 hESCs 的细胞周期、存活以及多能性，而是神经嵴特化所必须的，这一点从 hESCs的基因表达谱受胚体分化
5、的限制就能看出。 qRT-PCR实验证实 KBTBD8减少了神经嵴标记物的表达，包括 FOXD3和 SOX10。过程中还伴随着相关的中枢神经系统（ CNS）和前脑的前体转录的增加（ FOXG1， SIX3）。 基于这些观察，我们将 hESCs进行双 SMAD抑制（神经转换）。这将决定向中枢神经系统前体和神经嵴细胞的分化。从胚体的分化可以看出， KBTBD8 的缺失会引起神经嵴细胞的显著减少和中枢神经系统前体的增加，我们发现这是由 多种短发夹 RNA（ shRNA）造成，并可通过抗 shRNA的 KBTBD8恢复。我们在单个细胞分辨率下用大多数神经嵴细胞都能表达的 SOX10 或 AP2 神经嵴
6、标志物， P75， HNK1 证明了这一点。当神经嵴标志物在对照实验中被检测到时，中枢神经系统前体标志物会在 KBTBD8 缺失细胞中的积累。由此可见神经嵴细胞分化早期需要 KBTBD8。因此 KBTBD8 对于源于 hESC 的神经嵴细胞分化为间质细胞、黑素细胞或软骨细胞来说非常重要。在非洲爪蟾细胞中， CUL3KBTBD8 的下调或抑制也会阻止胚胎中神经嵴的形成并引起中枢神经系统 前体的膨胀。由此可知 CUL3KBTBD8调节着控制神经嵴发育的开关，但这只会发生在脊椎动物中。 为了分离出 CUL3KBTBD8的重要靶点，我们使用 CompPASS质谱分析来捕获结合了野生型但未突变底物结合结构域的 KBTBD8的蛋白质（ KBTBD8（ W579A）。 KBTBD8识别同源的 NOLC1和 TCOF1，构成相互作用网络，但 KBTBD8（ W579A）不能识别上述物质。通过蛋白印迹分析，我们确定 TCOF1和 NOLC1与 KBTBD8而不是 KBTBD8（ W579A）结合，并且发现在 hESCs 的内源性蛋白和体外 重组系统中也有同样的反应。泛素
