第一次發現細胞是如何回應外界環境變化

　　來自同濟大學附屬第十人民醫院、同濟大學醫學院的研究人員發表了題為“Smad5 acts as an intracellular pH messenger and maintains bioenergetic homeostasis”的文章，首次揭示了Smad5存在不依賴于傳統BMP信號的一個全新重要功能，這也是第一個發現細胞是如何回應外界環境變化，并通過捕捉胞內酸堿度的變化以維持細胞內代謝穩態的重要細胞學事件。

　　這一研究成果公布在Cell Research雜志上，同濟大學醫學院章小清教授、劉玲研究員和諾華生物醫學研究中心的向斌博士是這篇論文的共同通訊作者。論文的第一作者為章小清教授組的博士研究生房玉江。

　　首次解析Smad5可以感受溫度、胞外pH 及滲透壓的變化并通過調整其出核速率決定核漿定位

　　生物體總是處于不斷變化的細胞內外環境中，譬如溫度、細胞內外酸堿度及滲透壓等。因此，所有生物體都需要感受這些不斷變化的內外界環境并做出相應的反應，以維持細胞正常的生理功能。

　　章小清團隊研究人員在實驗中偶然發現，位于經典BMP信號通路下游的轉錄因子Smad5可以感受溫度、胞外酸堿度及滲透壓的變化。高溫、胞外酸化及低滲條件會促使Smad5在細胞核內聚集；而在低溫、胞外堿化及高滲條件下，Smad5會迅速從細胞核轉移到細胞質中。進一步研究發現，溫度、胞外酸堿度及滲透壓都可以引起細胞內酸堿度的改變，Smad5可以迅速感受細胞內酸堿度的變化進而引起其核漿分布的改變。

　　另外，敲除Smad5會引起細胞內能量穩態的紊亂并干擾正常發育過程。Smad5可以與糖酵解第一個限速酶HK1結合，增強HK1的酶活性，加速糖酵解和后續線粒體的氧化磷酸化。因此，Smad5可以迅速捕捉到胞內酸堿度的細微變化，通過核漿穿梭來調節細胞內能量穩態。

　　這項研究首次揭示了Smad5存在不依賴于傳統BMP信號的一個全新重要功能，這也是第一個發現細胞是如何回應外界環境變化，并通過捕捉胞內酸堿度的變化以維持細胞內代謝穩態的重要細胞學事件。該研究可以增強我們對細胞內酸堿度和代謝穩態是如何建立及維持的理解，提高我們對細胞內酸堿度和代謝在胚胎發育中作用的認識，并為進一步的藥物研發、細胞移植及治療打下堅實的基礎。