Cell新文章：解答十年細(xì)胞生物學(xué)謎題

日期：2012-10-25 07:31:37

在10月12日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上，來自康奈爾大學(xué)的一項研究揭示了稱作內(nèi)吞體分選轉(zhuǎn)運復(fù)合體（endosomal sorting complex required for transport，ESCRTs）的細(xì)胞膜塑形（membrane-sculpting）蛋白促進囊泡（vesicles）形成的機制，自十多年前發(fā)現(xiàn)ESCRTs以來這一過程一直是一個待解的謎題。

為了將細(xì)胞內(nèi)的廢物清除，細(xì)胞膜塑形蛋白ESCRTs會促進囊泡（分子垃圾袋）形成，將來自細(xì)胞區(qū)室表面舊的受損的蛋白質(zhì)帶到了內(nèi)部回收利用工廠，在那里將廢物降解，使組件獲得重新利用。

如果這些“垃圾袋”不能完成它們的傳遞任務(wù)，包括癌癥和神經(jīng)退行性疾病在內(nèi)的許多疾病就會形成。此外，像HIV等病毒可以劫持這些細(xì)胞膜塑形蛋白導(dǎo)致感染細(xì)胞破裂。

論文的資深作者是康奈爾大學(xué)Weill細(xì)胞和分子生物學(xué)研究所主任Scott Emr，Emr實驗室的博士后研究人員Mike Henne和Nicholas Buchkovich共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。研究論文描述了研究人員如何重新構(gòu)建出ESCRT機器的一部分——一個稱作ESCRT-III的復(fù)合物的過程。ESCRT-III可使得細(xì)胞膜彎曲，這是在細(xì)胞膜最終掐斷（pinch off）和關(guān)閉形成囊泡前的一個關(guān)鍵步驟。隨后研究人員利用高倍電子顯微鏡對細(xì)胞膜彎曲的過程進行了成像。

研究人員證實ESCRT-III復(fù)合物中的蛋白質(zhì)分階段起作用，一種蛋白裝配成螺旋，其他的蛋白質(zhì)則將這些螺旋進一步轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密的螺絲錐形螺旋，使得細(xì)胞膜彎曲，隨后形成了一個囊泡。

“我們認(rèn)為這些實驗告訴了我們ESCRT-III是一個動態(tài)復(fù)合物，通過形成彈簧樣纖維使細(xì)胞膜彎曲，從而生成了囊泡。如果情況確是這樣，這有可能是在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)建膜曲度（membrane curvature）的一種新方法，”Henne說。

ESCRT機器總共由5個不同的復(fù)合物構(gòu)成，它們必須協(xié)同作用完成工作。研究人員認(rèn)為這些復(fù)合物以一種特異的事件順序?qū)⒈舜苏心嫉搅四遗莸谋砻?/SPAN>

在對ESCRT-III復(fù)合物成像后，研究人員檢測了ESCRT-III與它的近鄰和招募者ESCRT-II的相互作用機制。他們發(fā)現(xiàn)ESCRT-II控制了ESCRT-III的結(jié)構(gòu)，且與ESCRT-III一起作用在細(xì)胞膜表面構(gòu)建出了微小ESCRT-III環(huán)。由于ESCRT-III包含一種負(fù)責(zé)抓取垃圾的特殊蛋白，研究人員認(rèn)為ESCRT-II 和ESCRT-III共同作用在ESCRT-III環(huán)最終成熟為膜彎曲彈簧之前首先抓取隨后捕獲了ESCRT-III環(huán)中的細(xì)胞垃圾。