研究CTP synthase線狀結構的生物功能和調節機制

Cytidine triphosphate synthase (CTPsyn) 是一個製造 CTP和 dCTP的速率限制酶，近來被發現會形成獨特及被高度保留的細胞質線狀結構，稱為 cytoophidia。然而，對於此結構如何聚合和此構造的生物功能仍未解決。dCTP/CTP 是 DNA/RNA合成的材料，且由CTP轉換成的 CDP也參與 phospholipid的合成。在果蠅的 follicle 細胞 endocycle 期間，我們發現 proto-oncogene Cbl對於形成 cytoophidium結構是一個決定的調節因子。在Cblmutant 中 cytoophidium結構的拆解，會造成 CTP含量的降低，於是延遲了endoreplication-associated S-phase和蛋殼完整度的缺陷。Cbl的 E3 ligase活性對於維持cytoophidia 構造是必須的，但是 Cbl並不是經由調控 CTPsyn蛋白質整體的量或藉由調節 EGFR signaling 的能力來調控 cytoophidia 構造。總而言之，我們的結果連結endoreplication期間，cytoophidia 影響 CTP的合成去維持核苷酸整體的量，且更進一步顯現出 Cbl調節這些細胞路徑的新角色。這些結果已在投稿中(見結果部分)。 實驗室進一步的研究指出果蠅經 starvation會誘導 cytoophidia 的形成，其結果與處理CTPsyn的抑制物 DON非常相似。此外，在 HEp2 細胞中 DON誘導的 cytoophidium對於 STAT3的抑制物非常敏感，表示也許壓力對於此結構是一種誘導方式。的確，使用剝奪胺基酸的溶液，在 HEp2細胞中一樣可以誘導 CTPsyn形成短的線狀聚集。因此，在有壓力的情況下，cytoophidia可能參與更多的生物功能。使用帶有 Flag-tagged transgene的果蠅，我們可以用電子顯微鏡的層級去觀測這個結構，且就我們所知，這是第一次用 ultra-structure的層級去觀測此構造。有趣的是，在 follicle 細胞和 germ細胞中，MG132的處理都會造成 cytoophidia 的拆解。因為 CTPsyn線狀結構可以廣泛地在不同生物被觀測，而且也可能影響由 DNA和 phospholipid合成所參與的細胞生長過程，在此我們對果蠅和人類細胞中關於 cytoophidia 的聚集提出 3點主要探討的問題 (1)除了CTPsyn，cytoophidia 有哪些主要成分 (2) cytoophidia的聚集如何被調節 (3)這個subcellular compartment 的生物功能是什麼。

系統編號:PA10308-0495
原計畫編號:MOST103-2311-B182-004-MY3