《科學(xué)》：蛋白在細(xì)胞內(nèi)的“定位”機(jī)制得以闡明

  加拿大和美國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，一種單價(jià)酸性脂對(duì)蛋白在細(xì)胞內(nèi)的“定位”起到調(diào)控作用。該研究結(jié)論回答了一個(gè)重要的細(xì)胞生物學(xué)問題，并為一項(xiàng)相關(guān)的爭(zhēng)論找到了依據(jù)。相關(guān)論文發(fā)表在月日的《科學(xué)》雜志上。
 
    科學(xué)家以來推測(cè)，許多蛋白正是利用酸性脂及其產(chǎn)生的負(fù)電勢(shì)來在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)間分布、定位，換句話說，酸性脂能夠引導(dǎo)蛋白到胞質(zhì)膜的特定位置。磷脂酰（phosphatidylserine，簡(jiǎn)稱PS）作為一種單價(jià)酸性脂，是人類紅細(xì)胞中的zui主要的酸性脂，同時(shí)，它構(gòu)成了大約30%的細(xì)胞內(nèi)生或胞質(zhì)微區(qū)（cytoplasmic leaflet）的磷脂類物質(zhì)。不過，對(duì)于PS如何在細(xì)胞器的兩個(gè)微區(qū)間分配，科學(xué)家?guī)缀跏俏粗摹?br /> 
    2006年，加拿大多倫多大學(xué)兒童醫(yī)院（Hospital for Sick Children）和斯坦福大學(xué)邁爾實(shí)驗(yàn)室（Tobias Meyer''s Lab）的兩個(gè)獨(dú)立研究小組先后在《科學(xué)》上發(fā)表論文，試圖解答酸性脂如何引導(dǎo)蛋白定位問題，但得到了不同結(jié)論。
 
    HSC小組發(fā)現(xiàn)，K-Ras和其他一些類似的蛋白之所以能夠靶向到胞質(zhì)膜上，是因?yàn)檫@些胞質(zhì)膜包含更多的單價(jià)酸性脂PS。而Meyer團(tuán)隊(duì)在幾個(gè)月后發(fā)表的另一篇文章表明，是多價(jià)的酸性脂PIP2和PIP3令K-Ras等蛋白靶向到胞質(zhì)膜上。盡管這些多價(jià)脂在胞質(zhì)微區(qū)的濃度要低得多，只有-2%，但由于它們的多價(jià)性，產(chǎn)生的靜電相互作用會(huì)更強(qiáng)。因此，到目前為止，科學(xué)家一直沒有弄清到底是PS還是PIP2和PIP3負(fù)責(zé)K-Ras等重要蛋白在胞質(zhì)膜的分布。
 
    為了*揭開這一問題，人們需要知道PS在細(xì)胞內(nèi)的位置。因此，開發(fā)新的工具是必需的。在研究中，美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院布萊根婦女醫(yī)院（Brigham and Women''s Hospital）和加拿大多倫多大學(xué)兒童醫(yī)院科學(xué)家小組開發(fā)并利用了一種新型生物傳感器——乳粘素（Lactadherin，乳汁中的一種糖蛋白）。論文作者之一、布萊根婦女醫(yī)院的史家嵐說，“乳粘素能以非鈣依賴的方式與PS結(jié)合，與PS結(jié)合的基序位于C2結(jié)構(gòu)域上（Lact-C2）。我們利用Lact-C2構(gòu)建了遺傳編碼的PS熒光生物探針，它能夠探測(cè)PS在細(xì)胞內(nèi)的分布。”通過研究亞細(xì)胞中PS的分布，研究人員發(fā)現(xiàn)，正如他們所預(yù)期的，PS存在于胞質(zhì)膜的胞液微區(qū)（cytosolic leaflet）中。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)涵體和溶酶體中也發(fā)現(xiàn)了PS。
 
    這一新的研究結(jié)果對(duì)于揭示蛋白在細(xì)胞內(nèi)的定位、蛋白從胞質(zhì)膜向內(nèi)涵體的移動(dòng)問題乃至于整個(gè)細(xì)胞生物學(xué)，都具有重要的意義。此外，新的生物探針也具有重要的借鑒和應(yīng)用價(jià)值。史家嵐表示，因?yàn)槿檎乘氐腃2結(jié)構(gòu)域與V和VIII的C2結(jié)構(gòu)域同源，它能以非鈣依賴的方式與凋亡細(xì)胞表面暴露或外轉(zhuǎn)的PS結(jié)合，從而作為檢測(cè)細(xì)胞凋亡的探針；乳粘素還能與這兩種競(jìng)爭(zhēng)血小板表面暴露外轉(zhuǎn)的PS，從而發(fā)揮抗凝血作用。

《科學(xué)》：蛋白在細(xì)胞內(nèi)的“定位”機(jī)制得以闡明