Hh蛋白家族调控着一系列发育的过程和肿瘤的产生,Hh通路的失调在发育紊乱和癌症中均有作用。例如,对于指导从四肢到中枢神经系统发育、基底细胞癌和髓母细胞瘤的产生,具有深远的影响。美国药监局批准的对抗BCC转移的Hh通路抑制剂表明了Hh在癌症治疗中的重要性;而且对于其它癌症的研究,许多临床试验仍在开展当中。Hh是一个形态发生因子,它沿着发育轴线形成浓度梯度而发挥作用。在神经管发育过程中,它从脊索和底板中表达,并且一直延伸到背部。Hh蛋白是Ptch的配基。Ptch是一种12次跨膜蛋白,它能反向调节7次跨膜蛋白Smo。Hh配基与Ptch结合,导致Smo的激活。这将导致Smo转运至原纤毛中,Hh通路也得以正常转运。Smo的下游是Gli家族,它们是一组锌指转录因子。在哺乳动物中具有三个同源蛋白,Gli1、Gli2和Gli3。Sufu作为Gli蛋白的分子伴侣,能够与所有的Gli蛋白结合而形成复合物。Sufu能够与Gli氨基端高度保守的SYGH结构域结合,又或者通过遮挡Gli的核输入信号(NLS),从而将Gli阻滞在细胞浆中,使得Gli蛋白被Sufu抑制。然而现在并不清楚Sufu对于调节Gli胞浆阻滞的具体机制。随着Hh的刺激,Gli蛋白转运至细胞核中,暗示Sufu对于Gli在胞浆中的锚定功能被解除了。然而,生物化学和遗传学研究表明Sufu调节Gli的活性是通过其它非胞浆阻滞机制。这就暗示Sufu与Gli蛋白在细胞核中仍然能够结合。然而,Sufu调控Gli蛋白的详细机制还不明确。由于Hh在小脑发育中起到十分重要的作用,我们利用小脑为模型进行研究。在成年小鼠小脑中,Hh通路是处于静息状态,但是在出生一周多之后,小脑发育处于高强度,Sufu的水平与Gli一样,在外胚层颗粒神经元前体中表达都很高。这部分细胞的发育高度依赖hh信号的输出。在髓母细胞瘤这一来自于颗粒神经元前体的小脑肿瘤中,hh通路被重新激活,与之前一样的是,sufu的水平同gli1一致高度上调。除此之外,sufu在细胞核和细胞浆中均有定位。为了进一步观察sufu在细胞核和细胞浆中的分布,我们检测了小鼠胚胎成纤维细胞系(mefs)。在正常的mefs中,无论shh处理与否,sufu在胞核和胞浆中均有分布。当我们检测gli2/3缺失的细胞时,令我们惊讶的是sufu在没有shh时几乎处于细胞浆中。而当有shh时,sufu被诱导至细胞核中,在gli2/3缺失的细胞中是不存在抑制子的。这就暗示在正常mefs中,在没有shh处理的情况下,sufu很有可能是被抑制子带入到细胞核的。在gli2/3缺失的细胞中,shh诱导sufu入核是由gli1介导的。为了证明这一点,我们在gli2/3缺失的细胞中稳定表达gli1的shrna,从而构建三种gli都没有的细胞系。在这种细胞系中,sufu的入核不再受到shh的诱导。sufu能够招募sin3a和hdac从而抑制gli的转录活性。我们重新考虑了这个模式并且探究sufu能否出现在gli结合位点的染色质上。我们以gli1和ptch1的启动子为例,利用chip实验,两个位点在shh处理之后,gli结合元件的含量增加,暗示shh能够诱导sufu招募至其靶基因启动子区域。有趣的是,我们同样发现sap18在hh的靶基因启动子上,hh能够促使其从染色质上脱落。这些结果暗示hh能够诱导gli1-sufu复合物附着在它的靶基因启动子区域,而且这是依赖于gli1和gli3抑制子。为了找到决定sufu在胞浆和胞核中分布的序列原件,我们做了缺失定位,最后确定在人类sufu的308-318残基中具有潜在的nes信号。我们将其中两个亮氨酸突变成丙氨酸并且在mefs中进行检测。相比于野生型的sufu,nes突变的sufu更多的出现在细胞核中。而且nes的受体crm1也不再与突变的sufu结合。本实验室之前报道了一个pka和gsk3β双磷酸化位点能够调节sufu的稳定性和原纤毛转运。这个双磷酸化位点正好处于nes的附近。在coip实验中,我们发现在342或者346位点不能被磷酸化而突变的sufu与crm1具有有效的结合能力,而模拟磷酸化的sufu则失去了与crm1结合的能力。最后,我们将正常Sufu-GFP与GSK-3β、PKA单独或者二者联合共转染,发现更多的Sufu在细胞核中,但是这些激酶对非磷酸化的Sufu,即双A突变并不能起到作用。上述结果阐明了Sufu不仅能够参与Gli介导的转录、抑制信号通路,同时还能通过提高Gli1蛋白的细胞核转运和稳定性,从而提高Hh通路活性,这对于Shh通路的最大化激活是必须的。使我们对于Sufu作为Gli蛋白分子伴侣有了新的认识。