近日，植物保护学院沈杰教授课题组张俊争团队在EMBO reports上发表题为“线粒体核糖体蛋白mRpL4调节Notch信号转导”（The mitochondrial ribosomal protein mRpL4 regulates Notch signaling）的研究论文，揭示了线粒体核糖体蛋白mRpL4对Notch信号通路进行调控的全新作用方式和机制。

线粒体核糖体蛋白（Mitochondrial ribosomal proteins, MRPs）最广为人知的功能是组装形成线粒体核糖体，负责在线粒体内翻译mtDNA编码的蛋白质。近年来的研究暗示部分MRPs具有线粒体以外的生物学功能，但是其作用机制还不完全清楚。Notch信号通路在进化上非常保守，在动物发育过程中起着非常广泛的调控作用。在果蝇和脊椎动物中，Notch信号活性和线粒体活性之间存在双向调控关联，Notch通路以多种方式调控线粒体稳态和活性，而线粒体也可以使用钙和活性氧等信号分子调节Notch通路活性。然而，MRPs与Notch信号之间的调控关系尚未见报道。

沈杰教授课题组张俊争团队在研究果蝇翅发育调控机制时发现，线粒体核糖体大亚基组分4（Mitochondrial ribosomal protein L4, mRpL4）正向调控Notch信号通路，并且证明mRpL4通过相互独立的分支途径对线粒体活性和Notch活性进行调控。与其他MRPs类似，mRpL4缺失引起细胞线粒体活性降低，但是线粒体活性降低并不能导致Notch通路活性下降。研究表明在果蝇细胞中，除了线粒体以外，mRpL4还可定位在细胞核中。进一步鉴定发现Wap-mnb复合物与mRpL4存在蛋白互作，并通过遗传实验证实mRpL4通过Wap调控Notch通路活性。在果蝇翅发育过程中敲低mRpL4或Wap的表达，均会削弱转录因子Suppressor of Hairless [Su(H)] 与染色质的结合，进而抑制Notch通路下游靶标基因的转录。序列分析表明mRpL4在果蝇、斑马鱼、小鼠和人类中相当保守，而人源mRpL4能够拯救 mRpL4 突变果蝇的表型。利用CRISPR-Cas9技术在斑马鱼中敲除 Z  mRpL4 导致Notch信号活性降低并出现发育异常，强烈暗示mRpL4对Notch通路活性的调控机制具有保守性。

图1. mRpL4作用模型。
mRpL4除了能调控线粒体活性外，在Notch信号接收细胞中，mRpL4与Wap-minibrain复合物互作，
促进Su（H）与染色质的结合，进而促进Notch通路下游靶标基因（ E(spl)  family /Wg/cut/Vg ）的转录。

这一研究揭示了mRpL4的全新功能，发现了线粒体核糖体蛋白独立于线粒体的发育调控作用，对线粒体组分功能研究、发育信号通路调控机制、昆虫翅发育等研究等领域都具有一定的启发意义。

该工作主要由植物保护学院张俊争课题组已毕业博士生莫东青和中国海洋大学赵龙课题组硕士研究生刘成麟共同完成，张俊争副教授为本文的通讯作者，张俊争副教授团队博士研究生陈瑶、李灏淼和赵龙教授课题组硕士研究生程新凯等参与部分工作，本研究也获得沈杰教授的大力支持和指导。该研究得到了国家自然科学基金的资助。