基礎醫學院史岸冰教授團隊在囊泡運輸領域取得新進展

2021-01-15 華科同濟基礎科研論壇

基礎醫學院史岸冰教授團隊在囊泡運輸領域取得新進展

---解析管狀囊泡膜結構的形成及維持過程中磷脂膜和細胞骨架的協同機制

真核細胞內吞轉運對大分子、胞外液體、脂膜和跨膜蛋白的胞內分布及功能極為重要，而內吞轉運過程中最欠缺了解的步驟是循環運輸。不同類型跨膜蛋白內吞進入細胞後，很大一部分會經由循環內涵體(endocytic recycling compartment) 返回質膜，細胞發育、細胞代謝、細胞遷移、細胞分裂、營養物質吸收、免疫抗原呈遞和神經元突觸可塑性等眾多細胞正常生命活動都依賴於正確的物質分選和循環運輸。

近期，基礎醫學院史岸冰教授團隊在國際著名生命科學期刊PLoS Genetics(五年最高影響因子9.54) 在線發表了囊泡循環運輸研究新進展，論文標題為「RAB-10促進EHBP-1介導的管狀囊泡膜結構與微絲骨架的橋連」(RAB-10 Promotes EHBP-1 Bridging of Filamentous Actin and Tubular Recycling Endosomes)。此項研究歷時兩年半，基礎醫學院博士研究生王培香、劉行為論文的共同第一作者。


循環運輸是將內吞物質從內涵體 (endosome) 送回質膜和胞外的過程。Ras超家族成員小GTP蛋白RAB-10是調控內吞循環的核心因子，參與調節極性上皮細胞跨膜蛋白(如葡萄糖轉運體GLUT) 和神經元突觸後跨膜蛋白 (如穀氨酸受體AMPAR) 的循環運輸。EHBP-1是RAB-10的效應因子，含有三個結構域：N端NT-C2結構域，中間的細胞骨架結合CH域 (calponin homology domain) 和C端螺旋-螺旋域。課題組之前的研究證明EHBP-1通過其C端螺旋-螺旋域介導與RAB-10的結合，但EHBP-1具體的功能機理尚不清楚。本研究發現EHBP-1通過NT-C2與富含磷脂醯肌醇 PI(4,5)P2 的內膜結構親和，並確定了NT-C2中介導膜親和的關鍵胺基酸。EHBP-1中間CH結構域能夠與微絲骨架結合，且這種蛋白質相互作用能夠被RAB-10(GTP) 所促進。史岸冰教授團隊在模式生物線蟲中的在體研究發現，RAB-10/EHBP-1調控系統的任一成員缺失都會導致貨物蛋白滯留在循環內涵體，且這些內涵體無法形成正常的管網狀運輸結構。進一步的研究證實，EHBP-1將內涵體膜結構與微絲骨架橋連起來以促進形成管狀運輸膜結構，而活性態RAB-10(GTP)調控了此過程。此研究揭示了囊泡循環運輸調控中多類型分子協同功能的細胞生物學新機制。


該系列研究工作得到了國家自然科學基金面上項目的資助，課題合作方為美國新澤西州立大學Barth D. Grant教授。據悉，自2013年在我校獨立開展工作以來，史岸冰教授團隊與美國史丹福大學、美國新澤西州立大學、美國威斯康星大學麥迪遜分校、加拿大多倫多大學的相關團隊開展協同合作，利用國際標準模式動物秀麗線蟲作為研究系統，開展上皮細胞和神經元中功能膜蛋白囊泡運輸調控研究，部分探索性工作已以華中科技大學為通訊作者單位分別發表在歐洲生物化學學會期刊FEBS Lett (Zhou et al., 2016) 、Methods in Cell Biology (Shi et al., 2015) 、Small GTPases (Shi etal., 2013) 。



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