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1、細(xì)胞中胞吞和分泌途徑協(xié)調(diào)作用維持一種動(dòng)態(tài)平衡以調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的物質(zhì)組分。這種動(dòng)態(tài)平衡對(duì)于細(xì)胞維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài),快速反應(yīng)以應(yīng)對(duì)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)龋覀冇^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(dòng)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(shí)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(duì)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(cè)到一種獨(dú)特的相互關(guān)聯(lián)的具有動(dòng)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(duì)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(gè)亞基。SEC-10和其它一些exocyst亞基的功能缺失會(huì)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(duì)Rab GTP酶RAB-10的失活敏感。RAB-10在新生小管的出芽、生長(zhǎng)
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(diǎn)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(dòng)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(zhǎng),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(duì)由腸細(xì)胞分泌的卵母蛋白YP170A的吸收。另外
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