2015年10月1日, 北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所陳良怡研究組在《Developmental Cell》雜志在線發(fā)表題為“Diacylglycerol Guides the Hopping of Clathrin-Coated Pits along Microtubules for Exo-Endocytosis Coupling” 的研究成果。袁天一等人運(yùn)用超高Z軸分辨率活細(xì)胞熒光成像技術(shù),結(jié)合自動(dòng)圖像分析算法和電生理膜電容記錄等方法,研究發(fā)現(xiàn)胰島素分泌細(xì)胞存在新的胞吐胞吞耦聯(lián)機(jī)制。(http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2015.09.004)。
網(wǎng)格蛋白(Clathrin)介導(dǎo)的胞吞(CME)廣泛存在于可興奮與非可興奮細(xì)胞中,進(jìn)化上保守,具有重要功能。在非可興奮細(xì)胞中,CME是一個(gè)慢速、組成型胞吞,在細(xì)胞質(zhì)膜的不同位置隨機(jī)發(fā)生;在可興奮細(xì)胞中,與調(diào)節(jié)型胞吐耦聯(lián)發(fā)生的CME速度很快,且發(fā)生在分泌位點(diǎn)附近。進(jìn)化上保守的慢速CME過(guò)程是如何在神經(jīng)和內(nèi)分泌細(xì)胞上被加快,并且在空間上與調(diào)節(jié)型胞吐耦聯(lián)在一起,是細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)基礎(chǔ)問(wèn)題。
袁天一等人發(fā)現(xiàn)胰島素分泌細(xì)胞的細(xì)胞膜胞吐位點(diǎn)附近存在預(yù)先形成的網(wǎng)格蛋白包裹小窩,在囊泡分泌后迅速運(yùn)動(dòng)到胞吐位置,然后被吞入。他們進(jìn)一步證明這種可以運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)格蛋白包裹小窩是沿著細(xì)胞膜下的微管纖維運(yùn)動(dòng)到胞吐的位置的。應(yīng)用成像手段,他們觀察到分泌發(fā)生時(shí),具有負(fù)曲率的二?;视?diaglycerol, DAG)在胞吐位置發(fā)生瞬時(shí)富集,減少局部膜張力,從而促進(jìn)網(wǎng)格蛋白包裹小窩向胞吐位置移動(dòng)。文章最后還證明,在抑制CME的情況下,多次去極化刺激導(dǎo)致的囊泡分泌受到明顯抑制,胞吞回收囊泡膜蛋白的過(guò)程也受到顯著的抑制,從而闡明了與調(diào)節(jié)型胞吐耦聯(lián)的CME的重要生理功能。該工作所揭示的在細(xì)胞膜上運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)格蛋白包裹小窩介導(dǎo)與調(diào)節(jié)型胞吐耦聯(lián)的CME的機(jī)制,與傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)所認(rèn)為的網(wǎng)格蛋白包裹小窩在細(xì)胞質(zhì)膜的位置是固定不動(dòng)的理論截然不同。為此,同一期《Developmental Cell》雜志專門發(fā)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(píng)述文章來(lái)強(qiáng)調(diào)介紹這一發(fā)現(xiàn),并評(píng)價(jià)其“提供了分泌型細(xì)胞內(nèi)胞吐和胞吞如何精確耦聯(lián)的令人吃驚的重要機(jī)制”。
北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)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(xué)分子醫(yī)學(xué)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(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所博士生趙世群、鄭曉璐、黃小帥等人參與了此項(xiàng)研究。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部973項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、北京市自然科學(xué)基金和膜生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。
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