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研究发现驱动细胞囊泡运输的孔道形成蛋白的正向调控机制
2023-06-06 来源:生物毒素与人类疾病学科组 作者:卞显玲、李文辉

  两栖动物模型为科学研究贡献了许多杰出性成果。两栖动物的皮肤对其生存来说至关重要,常具有多种重要的生理功能,如呼吸、维持水平衡、免疫相关等。但对于其中的功能机制研究却知之甚少。孔道形成蛋白是一种能够以可溶性状态分泌出去,到达靶细胞膜后以不同的作用方式与靶细胞膜结合,进而将穿孔部分插入膜内并形成不同尺寸的通道,从而引发不同的细胞应答。不同来源的孔道形成蛋白在各个物种中均承担了十分重要的功能如代谢、免疫防御、细胞焦亡等。 

  中科院昆明动物研究所生物毒素与人类疾病学科组在张云研究员的率领下,发现并鉴定了两栖动物大蹼铃蟾(Bombina maxima)皮肤中首例以复合物形式存在且能引起人红细胞高度溶血的分泌型孔道形成蛋白βγ-CAT(发明专利ZL200810058028.5PLoS One, 2008)。βγ-CAT能够以双受体结合模型内吞入胞(Commun Biol. 2019),在内吞/溶酶体膜上形成孔道,从而引起下游的不同的应答反应:促进内含营养物质的细胞囊泡的转运,驱动巨胞饮维持蛙类水平衡,促进宿主免疫等(Proc Natl Acad Sci USA. 2014, 封面故事;FASEB J. 2022Commun Biol. 2022)。2020年发现βγ-CAT蛋白可被氧依赖的同源蛋白BmALP3氧化调控。关于βγ-CAT的各种细胞功能作用调控网络总结于“Animal endolysosome channel discovery”一文中(Zool Res. 2021, 封面)。 

  为进一步揭示βγ-CAT孔道形成蛋白的氧化还原调控机制。本研究发现并鉴定到一个在脊椎动物中保守的生物大分子FCGBP蛋白,其能够抵抗由氧化调节子BmALP3所导致的氧化抑制,恢复βγ-CAT的生物活性,同时能够在体外情况下将大小亚基进行装配产生有活性的βγ-CAT,并发现氧化还原酶能够协同FCGBP恢复βγ-CAT生物活性。该研究不仅进一步补足了βγ-CAT蛋白功能网络的调控机制研究,并为同源的FCGBP蛋白的功能研究提供了新的研究思路与线索。同时为人们深入研究生物毒素与人类疾病的机理和药物研发以及孔道形成蛋白的应用提供了积极影响。 

  该论文“IgG Fc-binding protein positively regulates the assembly of pore-forming protein complex βγ-CAT evolved to drive cell vesicular delivery and transport”为题,发表于美国生物化学与分子生物学学会会刊 (Journal of Biological Chemistry)。中国科学技术大学与中科院昆明动物所联合培养的博士研究生卞显玲为文章的第一作者,昆明动物所张云研究员、李文辉副研究员和中国科学技术大学田长麟教授为该文章的共同通讯作者。该研究获得国家基金委面上项目、云南省重点研发项目以及云岭学者计划的资助。 

  文章链接:https://doi.org/10.1016/ j.jbc.2023.104717. 

  

图 1 孔道形成蛋白复合物βγ-CAT受FCGBP的正向调控 
 


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