北大分子醫學研究所陳良怡研究組在Dev Cell雜誌發表胞吐-胞吞耦聯...

2020-12-05 北大新聞網

2015年10月1日，北京大學分子醫學研究所陳良怡研究組在Developmental Cell雜誌在線發表題為「Diacylglycerol Guides the Hopping of Clathrin-Coated Pits along Microtubules for Exo-Endocytosis Coupling」 的研究成果。北京大學分子醫學研究所博士生袁天一等人運用超高Z軸解析度活細胞螢光成像技術，結合自動圖像分析算法和電生理膜電容記錄等方法，研究發現胰島素分泌細胞存在新的胞吐胞吞耦聯機制。

網格蛋白（Clathrin）介導的胞吞（CME）廣泛存在於可興奮與非可興奮細胞中，進化上保守，具有重要功能。在非可興奮細胞中，CME是一個慢速、組成型胞吞，在細胞質膜的不同位置隨機發生；在可興奮細胞中，與調節型胞吐耦聯發生的CME速度很快，且發生在分泌位點附近。進化上保守的慢速CME過程是如何在神經和內分泌細胞上被加快，並且在空間上與調節型胞吐耦聯在一起，是細胞生物學領域的一個基礎問題。

袁天一等人發現胰島素分泌細胞的細胞膜胞吐位點附近存在預先形成的網格蛋白包裹小窩，在囊泡分泌後迅速運動到胞吐位置，然後被吞入。他們進一步證明這種可以運動的網格蛋白包裹小窩是沿著細胞膜下的微管纖維運動到胞吐的位置的。應用成像手段，他們觀察到分泌發生時，具有負曲率的二醯基甘油（diaglycerol, DAG）在胞吐位置發生瞬時富集，減少局部膜張力，從而促進網格蛋白包裹小窩向胞吐位置移動。文章最後還證明，在抑制CME的情況下，多次去極化刺激導致的囊泡分泌受到明顯抑制，胞吞回收囊泡膜蛋白的過程也受到顯著的抑制，從而闡明了與調節型胞吐耦聯的CME的重要生理功能。該工作所揭示的在細胞膜上運動的網格蛋白包裹小窩介導與調節型胞吐耦聯的CME的機制，與傳統細胞生物學所認為的網格蛋白包裹小窩在細胞質膜的位置是固定不動的理論截然不同。為此，同一期Developmental Cell雜誌專門發表了題為「Hopping Pits Catch Fusing Granules（跳躍的小窩抓住融合的胰島素囊泡）」的評述文章來強調介紹這一發現，並評價其「提供了分泌型細胞內胞吐和胞吞如何精確耦聯的令人吃驚的重要機制」。

北京大學分子醫學研究所陳良怡研究員和劉彥梅副研究員是該論文的共同通訊作者。北京大學分子醫學研究所博士生袁天一、柳林、維力斯及中科院生物物理研究所張永登，為文章共同第一作者。北京大學分子醫學研究所博士生趙世群、鄭曉璐、黃小帥等人參與了此項研究。該研究獲得了國家自然科學基金、科技部973項目、國家科技支撐計劃、北京市自然科學基金和膜生物學國家重點實驗室的支持。

編輯：江南


相關焦點

  • 分子醫學研究所周專課題組揭示parkin相關帕金森病的分子機制
    日前，北京大學分子醫學研究所、北大-清華生命科學聯合中心、生物膜國家重點實驗室、麥戈文（北大）腦科學研究所周專實驗室發表論文「Synaptotagmin-11 is a critical mediator of parkin-linked neurotoxicity and Parkinson’s disease-like pathology」，揭示了20年未解的parkin失活導致帕金森病
  • 胞吞和胞吐是不是跨膜運輸?
    胞吞過程示意圖2016年新課標Ⅰ、Ⅱ卷中均涉及本問題，Ⅰ卷中相關描述在31題第(3)小題中「免疫細胞行使免疫功能時，會涉及到胞吞和胞吐這兩種物質跨膜運輸方式……」Ⅱ卷中相關描述在30題第(2)小題則以提問的形式呈現
  • 胞吞、胞吐、主動運輸與跨膜運輸辨析
    在剛從動作電位恢復時，胞內的鉀離子濃度高時，確實可以看做是協助擴散，但如果要持續維持這個靜息電位則要用到鈉鉀泵來耗能（ATP）排鈉保鉀，外正內負的靜息電位與胞外高濃度的鈉離子和鈣離子都是有關的。所以膜的靜息電位（外正內負）是靠耗能維持。因此就出現了胞吞、胞吐是否只運輸大分子物質，胞吞、胞吐是否屬於跨膜運輸，胞吞、胞吐是否屬於主動運輸的爭議。
  • 胞吞和胞吐作用是否只運輸生物大分子?
    人教版高中生物必修1《分子與細胞》在引入胞吞和胞吐作用時，是以大分子的運輸方式為例進行介紹的。
  • 物質輸入輸出細胞的方式--胞吞和胞吐(附動畫)
    物質輸入輸出細胞的方式－－胞吞和胞吐（附動畫） 進細胞胞吞 出細胞胞吐 物 質大分子物質、顆粒 舉 例 胞吞：變形蟲吞食水中的有機物顆粒 胞吐：
  • 每天一個知識點:胞吞和胞吐是不是跨膜運輸?
    （3）免疫細胞行使免疫功能時，會涉及胞吞和胞吐這兩種物質跨膜運輸方式，這兩種方式的共同點有____________________________________________（答出兩點即可）。人教版教材必修1《分子與細胞》第4章第3節標題為物質跨膜運輸的方式，教材正文(72頁楷體字)則以大分子物質胞吞胞吐作為了本節標題的具體例證。2. 2019新版教材更是做了大幅調整，直接將胞吞胞吐列入了二級標題。如下圖：
  • 高中生物--主動運輸和胞吞胞吐(教材挖空)
    細胞需要外排的大分子,先在細胞內形成囊泡,囊泡移動到細胞膜處,與細胞膜融合,將大分子排出細胞,這種現象叫     吐( exocytosis)(P71圖4-8)。在物質的跨膜運輸過程中,胞吞、胞吐是普遍存在的現象,它們也     消耗細胞      所釋放的能量。5.胞吞、胞吐過程中膜的變形本身過程的實現依賴於生物膜結構的特性        性。
  • 【教材答案】主動運輸與胞吞、胞吐
    （P69）1.細胞膜結構的流動性是胞吞、胞吐的基礎；胞吞、胞吐過程中膜的變形本身也體現了膜的流動性。（P71）2.因為游離於細胞質基質中的核糖體，所合成的蛋白質也只能游離於細胞質基質中，由於蛋白質是大分子有機物，無法直接通過被動運輸或主動運輸穿過細胞膜運輸到細胞外，所以一般只能留在細胞內供細胞自身使用。
  • 【2017課標教材】第2節 主動運輸與胞吞、胞吐
    1.主動運輸與胞吞、胞吐2.被動運輸和主動運輸3.主動轉運和胞吞、胞吐4.主動運輸15.主動運輸2胞呑、胞吐過程的實現與生物膜結構的特性有什麼關係？【答案】細胞膜結構的流動性是胞吞、胞吐的基礎；胞吞、胞吐過程中膜的變形本身也體現了膜的流動性。2.游離於細胞質基質中的核糖體合成的蛋白質多是供細胞自身使用，而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。
  • 高中生物《主動運輸與胞吞、胞吐》微課精講+知識點+課件教案習題
    二、胞吞胞吐1.細胞為什麼要進行胞吞、胞吐？轉運蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過細胞膜，但是，對於像蛋白質和多糖這樣的生物大分子的運輸卻無能為力。2.胞吞、胞吐的作用完成大分子與顆粒性物質的跨膜運輸。
  • 分子所陳良怡、劉彥梅課題組揭示活體胰島β細胞功能成熟機制
    近日，北京大學分子醫學研究所陳良怡研究員、劉彥梅副研究員課題組在國際知名學術期刊eLife發表題為「In Vivo Imaging of β-cell Function Reveals Glucose-mediated Heterogeneity of β-cell Functional Development」的研究論文，首次實現活體動物體內胰島β細胞功能的實時成像，揭示胰島通過血管化協調傳遞適宜濃度的葡萄糖至β細胞，
  • 4.2 主動運輸與胞吞、胞吐(電子課本及答案)
    一、電子課本：主動運輸與胞吞胞吐
  • 【新教材答案和提示】第2節 主動運輸與胞吞、胞吐
    胞呑、胞吐過程的實現與生物膜結構的特性有什麼關係？【答案】細胞膜結構的流動性是胞吞、胞吐的基礎；胞吞、胞吐過程中膜的變形本身也體現了膜的流動性。2.游離於細胞質基質中的核糖體合成的蛋白質多是供細胞自身使用，而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。
  • 【學術前沿】陳良怡/王靜敏團隊合作利用活細胞超解析度成像預測...
    【學術前沿】陳良怡/王靜敏團隊合作利用活細胞超解析度成像預測佩梅病臨床疾病表型以及篩選精準對症藥物 2020-09-10 16:58 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 醫學英語:細胞生物學詞彙
    lectin 植物凝集素 　　ligand 配體 　　linking protein 連接蛋白 　　luxury gene 奢侈基因 　　lysosome 溶酶體 　　mature face 成熟面 　　medical cell biology 醫學細胞生物學
  • 【生物大師高中】主動運輸和胞吞胞吐——千與千尋
    【生物大師高中】主動運輸和胞吞胞吐——千與千尋
  • 新教材高中生物必修1課後習題及答案 4.2主動運輸與胞吞胞吐
    第4章 細胞的物質輸入和輸出第2節 主動運輸與胞吞胞吐練習與應用（P72）一、概念檢測>1.一種物質進行跨膜運輸的方式與該物質的分子大小等性質有關。判斷下列有關物質跨膜運輸的相關表述是否正確(1)相對分子質量小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞內。（ ）(2)大分子有機物要通過轉運蛋白的作用才能進入細胞內，並且要消耗能量。（ ）(3)被動運輸都是順濃度梯度進行的，既不需要消耗能量，也不需要藉助膜上的轉運蛋白。
  • 主動運輸和胞吞胞吐丨課件丨視頻丨課文丨答案
    胞呑、胞吐過程的實現與生物膜結構的特性有什麼關係？[答案] 細胞膜結構的流動性是胞吞、胞吐的基礎；胞吞、胞吐過程中膜的變形本身也體現了膜的流動性。2.游離於細胞質基質中的核糖體合成的蛋白質多是供細胞自身使用，而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。
  • 對胞吞與胞吐的解釋
    這個過程稱為胞吞。吞噬泡或吞飲泡一般與細胞質內的溶酶體融合，逐步將吞進的物質消化分解。與胞吞相反，有些物質通過形成囊泡從細胞內部逐步移至細胞表面，囊泡的膜與細胞膜融合，將物質排出細胞。這個過程稱為胞吐。胞吞與胞吐屬於主動運輸，因為它們與其他主動運輸一樣，也需要能量供應。有實驗證明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬細胞的吞噬作用就會停止，如果是糖酵解被抑制則無阻礙作用。
  • 胞吞與胞吐是跨膜運輸嗎?
    胞吞與胞吐的原理是細胞膜的流動性，穿越零層膜，這點大家能夠達成共識。但是胞吞與胞吐是否屬於跨膜運輸？百度搜索，說法不一。很多老師對此迷惑，希望以下解釋能幫您解開疑惑。現行的人教版新課標教材及教參把物質進出細胞稱為跨膜運輸，並且把物質跨膜運輸的方式分為被動運輸、主動運輸、胞吞和胞吐3種。大學《細胞生物學》教材大多也持此種觀點。