《科學》：蛋白在細胞內(nèi)的“定位”機制得以闡明

  加拿大和美國科學家研究發(fā)現(xiàn)，一種單價酸性脂對蛋白在細胞內(nèi)的“定位”起到調(diào)控作用。該研究結(jié)論回答了一個重要的細胞生物學問題，并為一項相關的爭論找到了依據(jù)。相關論文發(fā)表在月日的《科學》雜志上。
 
    科學家以來推測，許多蛋白正是利用酸性脂及其產(chǎn)生的負電勢來在細胞膜結(jié)構(gòu)間分布、定位，換句話說，酸性脂能夠引導蛋白到胞質(zhì)膜的特定位置。磷脂酰（phosphatidylserine，簡稱PS）作為一種單價酸性脂，是人類紅細胞中的zui主要的酸性脂，同時，它構(gòu)成了大約30%的細胞內(nèi)生或胞質(zhì)微區(qū)（cytoplasmic leaflet）的磷脂類物質(zhì)。不過，對于PS如何在細胞器的兩個微區(qū)間分配，科學家?guī)缀跏俏粗摹?br /> 
    2006年，加拿大多倫多大學兒童醫(yī)院（Hospital for Sick Children）和斯坦福大學邁爾實驗室（Tobias Meyer''s Lab）的兩個獨立研究小組先后在《科學》上發(fā)表論文，試圖解答酸性脂如何引導蛋白定位問題，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，是因為這些胞質(zhì)膜包含更多的單價酸性脂PS。而Meyer團隊在幾個月后發(fā)表的另一篇文章表明，是多價的酸性脂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%，但由于它們的多價性，產(chǎn)生的靜電相互作用會更強。因此，到目前為止，科學家一直沒有弄清到底是PS還是PIP2和PIP3負責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，美國哈佛大學醫(yī)學院布萊根婦女醫(yī)院（Brigham and Women''s Hospital）和加拿大多倫多大學兒童醫(yī)院科學家小組開發(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PS在細胞內(nèi)的分布。”通過研究亞細胞中PS的分布，研究人員發(fā)現(xiàn)，正如他們所預期的，PS存在于胞質(zhì)膜的胞液微區(qū)（cytosolic leaflet）中。同時，細胞內(nèi)涵體和溶酶體中也發(fā)現(xiàn)了PS。
 
    這一新的研究結(jié)果對于揭示蛋白在細胞內(nèi)的定位、蛋白從胞質(zhì)膜向內(nèi)涵體的移動問題乃至于整個細胞生物學，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用價值。史家嵐表示，因為乳粘素的C2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胞表面暴露或外轉(zhuǎn)的PS結(jié)合，從而作為檢測細胞凋亡的探針；乳粘素還能與這兩種競爭血小板表面暴露外轉(zhuǎn)的PS，從而發(fā)揮抗凝血作用。

《科學》：蛋白在細胞內(nèi)的“定位”機制得以闡明