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分泌過程-分泌過程

時間:2022-04-28 12:37瀏覽次數:119
在真核細胞中,分泌型的脂和蛋白質從高爾基體反面的網絡結構(trans-Golgi network;TGN;見備註)逐步移向質膜,該過程受到了載體囊泡(carrier vesicle)網絡結構的嚴格控制。

簡介

這種囊泡是如何形成的,現在還沒有清晰的答案。
但是,Klaus Pfizenmaier和同事們加深了我們對之的認識:蛋白激酶D(protein kinase D;PKD)和磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI)4-激酶IIIβ(PI4KIIIβ)相互作用,並促進該過程的發生。

蛋白激酶D同工型

人體內有三種蛋白激酶D同工型,PKD1–3。
已經知道的至少有兩個,PKD1和PKD2,在TGN膜形成載體囊泡中起重要作用;具體過程仍然不知。
磷酸化的膜成分PI(4)P(該過程由PI4K酶催化生成)也被認爲調節着這個過程。
Pfizenmaier和同事們從而研究了在從TGN到質膜的囊泡運輸中,PKD蛋白和PI4K之間的相互關聯情況。

PI4K酶

在哺乳細胞中有很多的PI4K酶,PI4KIII是一種與酵母的PI4K酶--Pik1同源的蛋白激酶。
因爲之前已經知道,Pik1在酵母的“高爾基體-細胞表面”運輸通路中起作用,所以作者在哺乳細胞中也研究了這個蛋白質。
他們發現三種PKD同工型和PI4KIIIβ共定位於(co-localize)高爾基體複合物中;體外的實驗表明,PKD同工型(尤其是PKD1和PKD2)可以促使PI4KIII磷酸化。
PKD1 和PKD2可以識別PI4KIIIβ的磷酸化位點Ser294,該位點在酵母Pik1具有保守性。
通過使用抗磷酸化位點的抗體,作者證實了PKD介導的PI4KIIIβ磷酸化過程在體內也同樣發生。

相互作用

但是Ser294的磷酸化對PI4KIIIβ功能有什麼作用?磷酸化位點的突變(S294A)使得PI4KIIIβ的脂激酶活性降低了60%。
另外,與激酶失活的PKD突變體的顯性失活效應(dominant-negative effect)相統一的,過量表達激酶死亡PKD1(kinase-dead PKD1)降低了PI4KIIIβ的脂激酶活性(lipid-kinase activity)。
同時,突變也降低了熒光標記的分泌型蛋白質從TGN到細胞表面的運輸效率。
另外,PI4KIII的過量表達增加了標記蛋白到達細胞表面的數量。
總結起來,這些結果表明蛋白激酶和脂激酶對於分泌型蛋白運輸過程都非常重要。
所以,作者認爲,PKD在TGN的功能就像是“瓶頸”一樣進行調控:通過促使參與載體囊泡形成的蛋白質磷酸化,來控制分泌型分子的運輸。
PI4KIIIβ是這些底物中的一員,通過PKD介導的磷酸化增強了它的脂激酶活性。
這個過程進而增加了TGN膜中的PI(4)P數量。
因爲PI(4)P數量和膜結合的ADP-核糖基化因子(ADP-ribosylation factor;ARF),被認爲是介導載體囊泡形成的重要成員。
接下來,對於研究者們的挑戰將會是闡明載體囊泡形成的精確機制。

備註

高爾基體常分佈於內質網與細胞膜之間,呈弓形或半球形,凸出的一面對着內質網稱爲形成面或順面。
凹進的一面對着質膜稱爲成熟面或反面。
高爾基體反面的網絡結構(trans Golgi network,TGN),由反面一側的囊泡和網管組成,是高爾基體的出口區域,功能是參與蛋白質的分類與包裝,最後輸出。
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