脂質門控單價離子流調控內吞運輸並促進免疫監視

2020-12-06 科學網

脂質門控單價離子流調控內吞運輸並促進免疫監視

作者：

小柯機器人

發布時間：2019/12/6 11:40:09

加拿大病童醫院Sergio Grinstein、Spencer A. Freeman等研究人員合作發現脂質門控單價離子流調控內吞運輸並促進免疫監視。相關論文2019年12月5日在線發表於國際學術期刊《科學》。

儘管胞外液（巨）胞飲作用的發生，但內吞途徑的體積保持不變。為了研究潛在的機制，研究人員使用高解析度的視頻成像技術來分析巨噬細胞在體外和原位形成的巨胞飲體的命運。

內化的主要陽離子滲透劑Na離子通過兩個孔道（TPC）離開胞吞液泡，同時伴隨Cl離子和滲透耦合水的平行流出。產生的收縮引起膜的起皺，促進了曲率敏感蛋白的募集。這些蛋白質穩定了管腔並促進了它們的伸長，促使液泡重塑、受體再循環和細胞器的分解。無法實現內吞的液體損害了駐留巨噬細胞的組織監測活性。因此，滲透驅動的內膜表面體積比增加促進了隔室之間的運輸並有助於確保組織的動態平衡。

附：英文原文

Title: Lipid-gated monovalent ion fluxes regulate endocytic traffic and support immune surveillance

Author: Spencer A. Freeman, Stefan Uderhardt, Amra Saric, Richard F. Collins, Catherine M. Buckley, Sivakami Mylvaganam, Parastoo Boroumand, Jonathan Plumb, Ronald N. Germain, Dejian Ren, Sergio Grinstein

Issue&Volume: 2019/12/05

Abstract: Despite ongoing (macro)pinocytosis of extracellular fluid, the volume of the endocytic pathway remains unchanged. To investigate the underlying mechanism, we used high-resolution video imaging to analyze the fate of macropinosomes formed by macrophages in vitro and in situ. Na+, the primary cationic osmolyte internalized, exited endocytic vacuoles via two pore channels (TPC), accompanied by parallel efflux of Cl and osmotically-coupled water. The resulting shrinkage caused crenation of the membrane which fostered recruitment of curvature-sensing proteins. These proteins stabilized tubules and promoted their elongation, driving vacuolar remodeling, receptor recycling, and resolution of the organelles. Failure to resolve internalized fluid impairs the tissue surveillance activity of resident macrophages. Thus, osmotically-driven increases in the surface-to-volume ratio of endomembranes promote traffic between compartments and help to ensure tissue homeostasis.

DOI: 10.1126/science.aaw9544

Source: https://science.sciencemag.org/content/early/2019/12/04/science.aaw9544

Science：《科學》，創刊於1880年。隸屬於美國科學促進會，最新IF：41.037

相關焦點

  • 研究發現氧依賴的分泌型細胞內吞體通道調控機制
    以該蛋白質機器為模式分子，該課題組經過長期的研究揭示了全新的細胞調控策略和分子作用途徑，即分泌型孔道形成蛋白作用於細胞內吞/溶酶體形成特定物質通道，進而調節細胞狀態和功能，因此CAT代表了一類迄今未知的分泌型細胞內吞體通道蛋白。該通道蛋白首先在細胞外進行組裝，再以雙受體結合模式內吞入胞(Commun Biol.
  • J Neurosci:研究發現KIF5B促進電壓門控鈉離子通道1.8運輸及功能的...
    電壓門控鈉離子通道是可興奮細胞產生動作電位的基礎，其亞型1.8（Nav1.8）選擇性分布於外周神經系統，並對炎性痛和神經病理性痛有重要貢獻。之前的研究顯示Nav1.8主要定位於背根神經節（DRG）神經元的細胞質內，外周炎症和神經損傷時聚集到坐骨神經中，但是Nav1.8在神經纖維中發生聚集的分子機制及生理病理意義並不十分清楚。
  • 易凡團隊揭示腎臟足細胞脂質代謝穩態調控的分子機制
    值得注意的是，腎臟實質細胞對於脂質蓄積的敏感性不同，在糖尿病腎病中的作用也不同。研究表明，腎小管上皮細胞內脂質蓄積並不能誘導糖尿病腎病的發生。然而，足細胞對脂質蓄積異常敏感，足細胞內脂質的過度蓄積會引起足細胞功能紊亂導致細胞骨架重排、炎症反應等，最終引起足細胞死亡。
  • Cell Rep:新的脂質信號靶點可能改善T細胞免疫治療
    2019年8月26日訊 /生物谷BIOON /——免疫系統監視我們的身體，尋找不屬於我們的東西，如細菌和病毒。雖然癌細胞是不正常的細胞，經歷不受控制的細胞生長，但它們善於逃避免疫系統的檢測。T細胞免疫療法使用人體自身的T細胞，但對其進行重新編程，使其針對癌細胞。
  • Trends in Plant Science | 北京林業大學綜述細胞膜轉運調控植物免疫的機制!
    基於磷脂的信號轉導包括磷脂酶(PLs)和脂質激酶的激活，脂質信號的產生，以及通過脂質蛋白相互作用與下遊靶點結合。基於其生化和調節特性，每個磷脂激酶或脂質激酶領導一個特定的磷脂為基礎的信號通路。這些途徑改變了細胞和生理過程，包括膜變形、膜轉運事件、內膜組織和細胞骨架重排。植物已經進化出一種複雜的免疫系統，能夠感知和對抗病原微生物。細
  • 電壓門控鈉離子通道研究進展
    10月1日《細胞科學雜誌》（Journal of Cell Science）發表了中科院上海生科院生化與細胞所鮑嵐研究組的最新研究成果：電壓門控鈉離子通道的3亞單位通過掩蓋Nav1.8內質網滯留信號增加通道在細胞膜表面的表達量。
  • PLoS Genetics:細胞內有效內吞分選及循環過程調控新發現
    該文章首次報導了秀麗線蟲磷脂醯絲氨酸轉運蛋白TAT-1及其分子伴侶CHAT-1通過維持磷脂醯絲氨酸在內涵體膜上的不對稱性分布從而調控細胞內有效的內吞分選(endocytic sorting)及循環(recycling)過程。早期內涵體(early endosome)是細胞內的「貨物分選站」。
  • 突破：科學家發現低密度脂蛋白受體的運輸機制
    2020年11月，首都醫科大學附屬北京兒童醫院李巍教授團隊與中科院遺傳發育所稅光厚研究組合作，在《eLife》上發表了題為「BLOS1 mediates kinesin switch during endosomal recycling of LDL receptor」的研究論文，揭示了循環內吞體介導的
  • 植物胞質分裂中成膜體的動態調控及囊泡運輸機制
    這些囊泡攜帶著多糖、蛋白質和脂質等物質，從高爾基體運往反式高爾基體網絡（transGolginetwork，TGN，位於高爾基體反面但獨立於高爾基體的管網狀細胞器），再運往細胞分裂面互相融合，形成早期細胞板。因此細胞板的形成被認為是一種特殊的外泌過程。近年來，有研究發現細胞膜物質內吞後也可以運輸至細胞板。
  • 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
  • 一種脂質分子可調控T細胞免疫
    德國馬克斯-普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所Erika L. Pearce團隊發現，CD8+T細胞免疫需要心磷脂的動態合成。相關論文發表在2020年12月2日出版的《細胞—代謝》雜誌上。線粒體在亞細胞水平有所不同，內部（IMM）和線粒體外膜（OMM）之間存在不同的特性和脂質組成。心磷脂（CL）僅在IMM中合成和定位，佔磷脂總質量的15％–20％。CL的存在、從頭合成或重塑在T細胞中是否具有獨特的代謝程序和功能尚不清楚。研究人員發現，線粒體膜特異性脂質心磷脂的從頭合成可維持CD8+T細胞功能。
  • 基礎醫學院史岸冰教授團隊在囊泡運輸領域取得新進展
    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。
  • 專家點評Cell|植物根系利用細胞損傷「門控」機制調節自身免疫
    該項研究對植物根系如何利用細胞損傷機制來調控自身免疫系統從而識別土壤中的「朋友」（有益細菌）和「敵人」（有害細菌）這一問題給出了答案。我們有幸邀請到中國科學院遺傳與發育生物學研究所周儉民研究員對該工作進行了點評，以饗讀者！
  • 調控肌內脂肪沉積的分子機制研究進展
    遺傳、環境和營養等因素對動物肌內脂肪沉積的影響及調控，離不開動物機體中相關基因及相關信號網絡的參與，動物分子營養調控脂質代謝及肌內脂肪沉積的機制最終也通過影響基因及基因網絡實現。而敲除Lkb1 則會促進CREB 調控轉錄輔活化因子2（CRTC2）和組蛋白去乙醯化酶（HDACs）的去磷酸化，促進前體脂肪細胞和胚胎成纖維細胞的分化聚酯。最近的研究發現，Lkb1 可通過調控mTOR 和CRTC3 信號通路調控脂肪前體細胞分化聚酯及糖脂代謝。
  • 《科學》:細胞裡的油滴竟是免疫關鍵!科學家發現,細胞內的脂質滴是...
    不過油脂本身沒有罪過，它的高熱量特性能夠為機體儲存大量的能量，是細胞關鍵的營養來源；同時，油脂也身扛免疫大旗，能夠成為先天免疫的核心。不不不，這回說的不是勇猛可愛的脂肪細胞，而是我們細胞內的那些脂質滴（LDs）。近期，一項發表在《科學》雜誌上的新研究成果為我們揭示了細胞內脂質滴的關鍵免疫功能。
  • 科學家發現,細胞內的脂質滴是先天免疫樞紐,可為抵抗病原體提供有...
    不過油脂本身沒有罪過，它的高熱量特性能夠為機體儲存大量的能量，是細胞關鍵的營養來源；同時，油脂也身扛免疫大旗，能夠成為先天免疫的核心。 不不不，這回說的不是勇猛可愛的脂肪細胞，而是我們細胞內的那些脂質滴（LDs）。
  • Nature子刊:HLH-11/TFAP4響應營養物質水平調控脂質代謝
    to nutrient availability」的研究論文，揭示秀麗隱杆線蟲轉錄調控蛋白HLH-11及其哺乳動物同源蛋白TFAP4能夠感知營養條件，調控脂質代謝。感知環境中可供利用的營養物質水平，並根據營養條件變化對自身代謝作出適應性地調控，對於機體的生存至關重要。脂質是機體儲存能量的重要形式。在食物缺乏的情況下，快速有效的利用脂質供能可以為機體提供生存優勢，因此該機制在物種間具有保守性。環境中營養物質水平的變化能夠調控脂質代謝相關酶的轉錄，導致代謝的重編程。
  • 科學家發現組織常駐記憶性CD8+T細胞促進皮膚黑色素瘤免疫平衡
    2018年12月31日，澳大利亞墨爾本大學、西澳大學等科研人員在Nature上發表了題為「Tissue-resident memory CD8+T cells promote melanoma–immune equilibrium in skin」的文章，發現組織常駐記憶性CD8+ T細胞促進皮膚黑色素瘤免疫平衡
  • 劉穎組報導HLH-11/TFAP4響應營養物質水平調控脂質代謝
    有研究表明，轉錄因子HLH-30/TFEB【3，11】，核激素受體NHR-49/PPARα【5-6】能夠在食物缺乏的情況下，通過調節脂質代謝基因的轉錄，促進脂質的分解供能。然而，營養條件對脂質代謝的調控機制仍需要更近一步的研究。
  • 樹突狀細胞功能的代謝調控:詳細解讀
    DC在機體免疫穩態、免疫原激活和免疫耐受期間的代謝調控尤為複雜，且不同的DC亞群控制T細胞的不同反應。而衰老小鼠脾臟的cDC1s和DN-DCs[稱為胞飲樹突狀細胞（mcDCs）]內吞/吞噬活性降低，導致抗原交叉表達下降，可能與線粒體功能障礙有關。當糖酵解受到抑制後，增加了HIF1α穩定性，使GM-DCs缺氧狀態下抗原攝取減少。葡萄糖和糖酵解活性的增強是DCS遷移能力的必要條件。早期糖酵解是DC免疫原性激活的特徵，對其成熟、分化和遷移能力至關重要，但對吞噬或抗原攝取作用基本沒有影響（圖3）。