線蟲腸細(xì)胞胞吞后循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)機(jī)制研究.pdf

1、細(xì)胞中胞吞和分泌途徑協(xié)調(diào)作用維持一種動態(tài)平衡以調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的物質(zhì)組分。這種動態(tài)平衡對于細(xì)胞維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，快速反應(yīng)以應(yīng)對細(xì)胞外環(huán)境和細(xì)胞內(nèi)代謝的變化具有很重要的意義。在秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）中的研究闡明了膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)在生理和發(fā)育中的許多功能，并且在分子水平上解釋了介導(dǎo)貨物分選，囊泡出芽，膜結(jié)構(gòu)的分裂和融合的很多基本機(jī)制。在本文中，我們用線蟲的腸道作為研究模型，研究了從基底面向頂面的極性運(yùn)輸，頂面胞吞后循

2、環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)和基底面胞吞后循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)過程。我們鑒定了一些調(diào)節(jié)這些膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)的重要蛋白。
　　在頂面?zhèn)?，我們觀察到了RAB-11標(biāo)記的頂面循環(huán)內(nèi)涵體結(jié)構(gòu)（Apical recycling endosomes,AREs）從基底面向頂面的極性運(yùn)輸過程。八亞基蛋白復(fù)合物exocyst是AREs向頂面細(xì)胞膜栓系所必需的。Exocyst亞基SEC-15在從基底面向頂面的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中被RAB-11動態(tài)募集。
　　不同于在頂面?zhèn)冉閷?dǎo)向細(xì)胞膜的栓系，e

3、xocyst在基底側(cè)作用于內(nèi)涵體小管之間的栓系/融合。在過去的十幾年時間里，網(wǎng)格蛋白非依賴型內(nèi)吞途徑（clathrin-independent endocytic pathways，CIE）不斷吸引大家的興趣，越來越多通過CIE途徑進(jìn)入細(xì)胞的內(nèi)源細(xì)胞膜（PM）蛋白被鑒定出來。盡管有越來越多的調(diào)節(jié)蛋白被鑒定出來參與CIE途徑，但我們對這些蛋白的具體功能和相互作用關(guān)聯(lián)的了解依然有限。在本文中，我們觀測到一種獨(dú)特的相互關(guān)聯(lián)的具有動態(tài)特征的內(nèi)涵

4、體管狀結(jié)構(gòu)（endosomal tubules），這些結(jié)構(gòu)對于包括hTAC，GLUT1和DAF-4等在內(nèi)的一些CIE途徑貨物分子在腸細(xì)胞基底側(cè)循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)過程是必需的。SEC-10是八亞基蛋白復(fù)合物exocyst的一個亞基。SEC-10和其它一些exocyst亞基的功能缺失會破壞這種內(nèi)涵體小管，使它們變成不同大小的圈狀結(jié)構(gòu)。
　　進(jìn)一步研究表明，這些內(nèi)涵體小管對Rab GTP酶RAB-10的失活敏感。RAB-10在新生小管的出芽、生長

5、延伸直到與臨近小管最終融合的過程中始終處在小管的頂端。并且，常激活型RAB-10突變（GTP-locked Q68L突變體）產(chǎn)生了更多的管狀結(jié)構(gòu)，顯示出在小管頂端更強(qiáng)的點狀分布。顯性負(fù)相常失活型RAB-10突變體（GDP-locked T23N突變體）在細(xì)胞質(zhì)中彌散分布，且導(dǎo)致分布有hTAC-GFP的大空泡的產(chǎn)生。在rab-10突變蟲系或RAB-10(T23N)轉(zhuǎn)基因蟲系中很難觀察到hTAC小管，說明了RAB-10GTP酶是從基底側(cè)早期

6、內(nèi)涵體（BEE）出來的內(nèi)涵體小管的出芽和生成所必需的。在sec-10突變蟲系中，我們觀察到內(nèi)涵體小管延伸事件明顯減少。雖然仍有RAB-10處在新生小管的頂端，但我們發(fā)現(xiàn)sec-10突變蟲系中剩余的這些管狀延伸事件的栓系/融合成功率下降了大約5倍。
　　另外，我們還發(fā)現(xiàn)微管骨架是hTAC小管穩(wěn)定和RAB-10結(jié)構(gòu)動力學(xué)所必需的，這說明了微管骨架在基底側(cè)內(nèi)涵體小管的形成中的重要性。
　　總之，我們闡述了Rab GTP酶RAB-1

7、0，exocyst亞基SEC-10和微管骨架通過協(xié)同作用，參與形成一種內(nèi)涵體管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。我們認(rèn)為RAB-10引導(dǎo)小管的生長，而SEC-10負(fù)責(zé)小管間的栓系/融合。我們的研究結(jié)果為CIE途徑的調(diào)節(jié)過程提供了新的見解。
　　除了腸細(xì)胞，在線蟲中進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)研究的其它系統(tǒng)還有卵母細(xì)胞和早期胚胎。在sec-10突變蟲系中，卵黃蛋白受體RME-2的胞吞后循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)過程受阻，從而影響了卵母細(xì)胞對由腸細(xì)胞分泌的卵母蛋白YP170A的吸收。另外