近日，來(lái)自范德堡大學(xué)的研究人員Christian de Caestecker和Ian G. Macara在《自然細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）雜志上發(fā)表了一篇名為“A size filter at the Golgi regulates apical membrane protein sorting”的文章。該研究聚焦于上皮細(xì)胞中頂端膜蛋白的極性排序機(jī)制，并提出了一種新穎的理論，即高爾基體中可能存在一種“尺寸過(guò)濾器”，該過(guò)濾器根據(jù)蛋白質(zhì)的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)大小來(lái)調(diào)節(jié)其運(yùn)輸(http://www.weberwork.com/sell/l_19/)方向。

 

研究背景指出，頂端膜蛋白往往具有較小的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)，而基底側(cè)膜蛋白則相對(duì)較大。基于這一觀察，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)探究蛋白質(zhì)尺寸與其在高爾基體內(nèi)的分類之間的關(guān)系。他們采用了RUSH系統(tǒng)（Retention Using Selective Hooks），該系統(tǒng)允許通過(guò)添加生物素來(lái)同步釋放特定蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體。

 

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究者向幾種已知的頂端膜蛋白（如Crb3、Ace2和Muc1）添加了不同大小的標(biāo)簽，以改變它們的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，當(dāng)這些蛋白的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)較小時(shí)，它們能夠迅速?gòu)母郀柣w運(yùn)送到頂端膜；反之，如果胞質(zhì)結(jié)構(gòu)變大，則會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)在高爾基體內(nèi)停留的時(shí)間延長(zhǎng)，并可能導(dǎo)致其錯(cuò)誤地定位到基底側(cè)膜。

 

為進(jìn)一步驗(yàn)證這一假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)還探索了Pals1蛋白與Crb3相互作用的影響。Pals1是一種較大的細(xì)胞質(zhì)蛋白，它與Crb3形成復(fù)合物。研究發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)Pals1從復(fù)合物中脫離出來(lái)時(shí)，Crb3才能通過(guò)“尺寸過(guò)濾器”，從而正確地被運(yùn)輸至頂端膜。如果構(gòu)建了一個(gè)無(wú)法與Crb3解離的Pals1突變體，則會(huì)阻礙Crb3從高爾基體的正常出口。

 

此外，為了證明“尺寸過(guò)濾器”機(jī)制的普適性，研究人員對(duì)其他幾種頂端膜蛋白（Ace2和Muc1）進(jìn)行了類似實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，無(wú)論哪種頂端膜蛋白，只要其胞質(zhì)結(jié)構(gòu)增大，都會(huì)導(dǎo)致其在高爾基體內(nèi)滯留時(shí)間增加，進(jìn)一步支持了“尺寸過(guò)濾器”的理論。

 

這項(xiàng)研究表明，高爾基體內(nèi)部可能存在一種機(jī)制，通過(guò)篩選蛋白質(zhì)的胞質(zhì)尾部大小來(lái)決定其后續(xù)的運(yùn)輸路徑。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解上皮細(xì)胞中蛋白質(zhì)的精確分類機(jī)制具有重要意義，并為未來(lái)相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了新思路。