作者:田瑞颖 来源:中国科学报 发布时间:2021/6/30 6:47:14
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科学家发现高尔基体来源小泡调控内吞体分裂

 

6月28日,清华大学生命学院副研究员贾顺姬团队联合中国科学院生物物理研究所研究员李栋团队在《自然—细胞生物学》发表最新研究成果,报道了高尔基体通过出芽小泡的方式调控内质网所介导的内吞体分裂,证实了细胞内不同膜器系统之间的高度协同互作。

内吞体,作为细胞内囊泡转运的关键成员,可通过分裂、融合等形态改变精密地调控转运物质的分选,进而影响其胞内运输途径,包括进入溶酶体进行降解,抑或转运至细胞膜或反式高尔基体进行再循环利用。之前研究发现,内质网可通过与内吞体互作,从而调控内吞体的分裂,然而是否还有其它膜性细胞器参与调控该过程目前并不清楚。

通过高分辨率成像结合电镜观察,研究人员鉴定了一种来源于高尔基体并高表达SEC14L2的小泡——SEC14L2囊泡。当利用化学抑制剂BFA处理细胞、阻断高尔基体小泡形成时,内质网所介导的内吞体分裂过程严重受阻,内吞体呈现变大、拉管等形态异常,暗示了高尔基体在内吞体分裂过程中发挥关键调控功能。

为实时观察SEC14L2囊泡、内质网和内吞体三者之间的动态互作及形态变化,研究人员利用高分辨快速成像系统GI-SIM发现,SEC14L2囊泡与内质网和内吞体均存在频繁的动态互作,并且被特异地招募至内质网所介导的内吞体分裂位点处。与此同时,在内吞体分裂前,SEC14L2囊泡促进内吞体中PtdIns3P的大量积累和PtdIns4P的去除。只有当内吞体完成了PtdIns4P向PtdIns3P的转换之后,内吞体才能实现正常的分裂过程。

在机制上,研究人员还发现,该高尔基体来源囊泡上的SEC14L2蛋白发挥了关键作用。通过体外重构的方法,研究人员证实,SEC14L2蛋白一方面可以直接结合PtdIns3P和PtdIns4P,介导它们在不同的脂质体之间转运;另一方面可以与PI3K结合,促进其激酶活力,用于PtdIns3P的合成。当敲除细胞内SEC14L2蛋白后,内吞体中的PtdIns3P含量显著下调,而PtdIns4P含量则急剧上升,同时会引起内吞体分裂过程受阻,内吞体体积增大。

通过回补实验,研究人员发现,在SEC14L2敲除的细胞中,内吞体的分裂异常可以很好地被野生型SEC14L2所挽救,而不能被PtdIns3P结合缺陷型的SEC14L2(SEC14L2-M5)所拯救,证明了SEC14L2的磷脂酰肌醇结合能力对于SEC14L2囊泡调控内吞体的分裂是必须的。

值得一提的是,在该论文投稿过程中,《科学》也发表了一篇高尔基体来源小泡调控线粒体分裂的文章,充分证明高尔基体来源小泡对于细胞内膜器系统稳态的重要性,而关于两种小泡是否为相同属性则需进一步验证。

该论文的共同第一作者为清华大学生命学院博士后龚波和中科院生物物理所博士后郭玉婷,通讯作者为贾顺姬和李栋。清华大学生命学院教授孟安明、博士生丁诗卉、蛋白质中心脂质代谢平台副研究员刘晓蕙为共同作者。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41556-021-00704-y

 
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