同济章小清课题组首次揭示针对酸碱度改变的全新细胞反应机制

     生物体总是处于赓续转变的细胞内外环境中，譬如温度、细胞内外酸碱度及渗透压等。因此，所有生物体都必要感受这些赓续转变的内外界环境并做出响应的反应，以维持细胞正常的心理功能。我校医学院、附属第十人民医院章小清团队研究人员在实验中无意发现，位于经典BMP旌旗灯号通路下流的转录因子Smad5可以感受温度、胞外酸碱度及渗透压的转变。高温、胞外酸化及低渗条件会促使Smad5在细胞核内聚集；而在低温、胞外碱化及高渗条件下，Smad5会敏捷从细胞核转移到细胞质中。进一步研究发现，温度、胞外酸碱度及渗透压都可以引起细胞内酸碱度的改变，Smad5可以敏捷感受细胞内酸碱度的转变进而引起其核浆分布的改变。另外，敲除Smad5会引起细胞内能量稳态的混乱并干扰正常发育过程。Smad5可以与糖酵解第一个限速酶HK1结合，加强HK1的酶活性，加速糖酵解和后续线粒体的氧化磷酸化。因此，Smad5可以敏捷捕获到胞内酸碱度的渺小转变，通过核浆穿梭来调节细胞内能量稳态。

图解：首次解析Smad5可以感受温度、胞外pH 及渗透压的转变并通过调整其出核速率决定核浆定位

    该项研究首次揭示了Smad5存在不依靠于传统BMP旌旗灯号的一个全新紧张功能，这也是第一个发现细胞是如何回应外界环境转变，并通过捕获胞内酸碱度的转变以维持细胞内代谢稳态的紧张细胞学事件。该研究可以加强我们对细胞内酸碱度和代谢稳态是如何建立及维持的理解，进步我们对细胞内酸碱度和代谢在胚胎发育中作用的熟悉，并为进一步的药物研发、细胞移植及治疗打下坚实的基础。
    7月4日，章小清课题组以“Smad5 acts as an intracellular pHmessenger and maintains bioenergetic homeostasis”为题，在国际闻名学术期刊Nature旗下《Cell Research》杂志在线发表了该最新研究成果。章小清教授、刘玲研究员和诺华生物医学研究中间的向斌博士是这篇论文的共同通信作者。论文的第一作者为章小清教授组的博士研究生房玉江。房玉江同窗也是教育部学术新人奖的获得者，并代表中国研究生参加了2014年林岛诺贝尔奖获得者大会。本研究中，合作单位华东理工大学杨弋教授和赵玉政研究员，以及南通大学的金国华教授在细胞内pH测量和相干机制探究方面做出了紧张贡献。相干研究得到科技部国家庞大科学研究计划、国家天然科学基金委、上海市科委等项目的资助。