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研究揭示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)融合蛋白調(diào)控膜轉運的分子機制

作者:宋檢 時間:2022-12-12 來源:互聯(lián)網(wǎng)

6月25日,《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜志在線發(fā)表了中國科學院生物物理研究所胡俊杰課題組的研究論文“Atlastin-mediated membrane tethering is critical forcargo mobility and exit from the endoplasmic reticulum”。該研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜融合蛋白atlastin(ATL)參與調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白的流動性及膜轉運,為管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能闡明提供了新的依據(jù)。

真核細胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由連續(xù)的片狀和管狀結構組成的復雜網(wǎng)絡,縱橫交錯的管狀網(wǎng)絡主要由兩組富集于管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜蛋白來維持:Reticulons 和REEPs可以誘導產(chǎn)生并穩(wěn)定膜曲度,使生物膜形成管狀結構;dynamin超家族蛋白 ATL則通過介導膜融合促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管狀網(wǎng)絡的構建。細胞中ATL的缺失或突變會導致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)產(chǎn)生長而不分枝的管狀結構,ATL1的突變在人體內(nèi)會引起遺傳性痙攣性截癱(HSP)。胡俊杰研究組近幾年的研究成果揭示了ATL及其同源蛋白Sey1p和RHD3介導內(nèi)質(zhì)網(wǎng)同源膜融合的分子機制,而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管狀網(wǎng)絡在細胞生命活動中行使的具體生理功能及作用機制仍不清楚。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成的分泌蛋白和其他內(nèi)膜系統(tǒng)的膜蛋白在經(jīng)過折疊修飾后,需要通過COPII (coat protein II) 包被的囊泡運往高爾基體。該研究發(fā)現(xiàn)ATL敲除的細胞中,外周COPII的形成顯著減少,貨物蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的輸出被延遲。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(ER exit sites,ERESs)的形成和分布并不受到ATLs缺失的影響,但是很多輸出位點不能進一步招募COPII衣被蛋白。半通透細胞的COPII出芽實驗顯示,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中缺失ATLs或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被瞬時片段化時,COPII貨物蛋白的包裝效率都會明顯降低,而不同的貨物會受到不同程度的影響。進一步研究發(fā)現(xiàn)ATL的缺失會降低貨物蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的流動性。有趣的是,不能介導融合但可以部分實現(xiàn)膜拴連的ATL1 R77A突變體在缺失了ATLs的細胞中表達時,雖不能完全恢復內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài),卻足以恢復蛋白的流動性和COPII的形成。這些發(fā)現(xiàn)表明,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的拴連對于調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的物質(zhì)流動,以及COPII貨物蛋白的有效包裝起著至關重要的作用。有報道顯示,膜的側向張力對膜的流動性有很大影響,而膜拴連恰恰能起到維持膜側向張力的效果。

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