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Cell主刊丨TMED10小鼠模型助力蛋白质非经典分泌途径机制阐述-葛亮团队

2020年04月30日 浏览量: 评论(0) 来源:集萃药康 作者: 责任编辑:admin
摘要:众所周知,细胞与细胞之间进行信息传递的主要依赖于蛋白质的分泌。在蛋白质的分泌中,大家熟知的经典分泌途经是指在细胞内翻译出的多肽链,通过信号肽的指导,多肽链经过内质网的加工、修饰后进入高尔基体进一步加工修饰,形成成熟的蛋白质,运送到细胞质膜外的过程。

众所周知,细胞与细胞之间进行信息传递的主要依赖于蛋白质的分泌。在蛋白质的分泌中,大家熟知的经典分泌途经是指在细胞内翻译出的多肽链,通过信号肽的指导,多肽链经过内质网的加工、修饰后进入高尔基体进一步加工修饰,形成成熟的蛋白质,运送到细胞质膜外的过程。

经过科学家们的不断研究发现,存在许多的蛋白质不是经过经典分泌途经到达细胞外的,这类途经统称为非经典分泌(UPS)途经。在UPS途经中的很多蛋白质缺少相关的信号肽指导,那么这些蛋白质是怎么样进入分泌的膜泡运输系统,进而到达细胞外的呢?2020年4月8日,清华大学生命学院葛亮团队在《细胞》(Cell)期刊上在线发表题为“蛋白跨膜转运调节非经典蛋白分泌”(A translocation pathway for vesicle-mediated unconventional protein secretion)的研究论文,首次报道了非经典分泌过程中的蛋白跨膜转位机制。文章中,作者将无信号肽的蛋白质称之为无领导货物,我们也可以称它们为UPS货物。UPS货物运送到细胞外,囊泡运输是一个主要途径。但目前尚不清楚UPS货物是如何进入囊泡的。促炎症因子IL-1β是第一个被发现的非分泌蛋白是,研究的最为广泛。根据作者以前的研究结果显示,成熟形式IL-1β的分泌过程存在一个类似转运体的蛋白通道。那么,这种蛋白质是什么呢?作者通过二氢叶酸还原酶(DHFR)系统,结合蛋白质交联和质谱技术,鉴定了169种蛋白质,在这些蛋白质中,11种是跨膜蛋白,经过一系列的实验研究,鉴定出这种蛋白为TMED10。

在文章中,作者就介绍了这种TMED10介导的这样一种蛋白通道,用于许多UPS货物的囊泡进入和分泌。那么这种UPS途径怎样开始的呢?通过一系列实验,作者发现了一种可能是非经典分泌信号肽的motif。UPS货物中,TMED10 C端与这个motif的相互作用解释了UPS货物的选择性释放。研究人员进行了体外重组实验表明,TMED10直接介导UPS货物转运进入脂质体内,这依赖于蛋白质的去折叠,并由分子伴侣HSP90A和HSP90SB1促进其转运。在细胞中,TMED10定位于内质网-高尔基体中间体(ERGIC),引导UPS货物进入这个细胞器。UPS货物在分泌过程中,诱导TMED10同源寡聚物的形成,随着分泌的完成,同源寡聚物逐渐解聚。UPS货物可能在这个过程中发生迁移,说明TMED10介导一种蛋白质通道。根据自己的研究成果,作者提出图1所示的TMED10介导的蛋白质非经典分泌途径(TMED10-channeled UPS , THU)工作模型。

图1 TMED10介导的蛋白质非经典分泌途径工作模型

作者通过一系列的实验数据研究验证了TMED10的作用:

1)成熟的促炎症因子IL-1β在炎症和非炎症细胞中的分泌需要TMED10。

2)TMED10可以调节CLP致脓毒性休克模型小鼠血清IL-1β水平和炎症反应。

3)TMED10是通过C端与分泌货物相互作用。

4)TMED10促进UPS货物广泛的分泌。

5)TMED10直接促进UPS货物的跨膜转运。

6)去折叠的UPS货物对于TMED10介导的跨膜转运是必须的。

7)TMED10促进UPS货物进入ERGIC。

8)UPS货物可以调节TMED10的寡聚化。

文章中作者在验证TMED10可以调节CLP致脓毒性休克模型小鼠血清IL-1β水平和炎症反应中讲到。全身TMED10-KO小鼠是不能存活的,因为纯合致死。为了确定TMED10在生理环境中调节IL-1β分泌的作用,研究人员制备了TMED10-Loxp小鼠,并与Lyz2-Cre小鼠杂交,建立了骨髓细胞系特异性TMED10条件敲除小鼠(CKO)。在CLP诱导的脓毒性休克模型中,与WT相比,TMED10 CKO导致血清中IL-1β升高,相应地,肺、肾、肝和脾中IL-6(IL-1β的效应物)的产生减少。此外,与野生型相比,TMED10 CKO小鼠因感染性休克引起的肺损伤大为减轻,且存活时间延长。数据表明,TMED10在生理上调节IL-1β的释放和炎症反应。

原文标题:A translocation pathway for vesicle-mediated unconventional protein secretion

doi.org/10.1016/j.cell.

葛亮团队使用的TMED10 fl/fl mice (C57BL/6J) 实验模型来源于集萃药康,集萃药康凭借着专业的研究团队、多年的技术积累和重点技术的攻克,摸索出一条在稳定性和成本上都有明显优势的技术路线。基于这一优势,我们启动了小鼠全基因组CKO/KO产品库,实现小鼠基因敲除模型的产品化——暨“斑点鼠”计划。目前斑点鼠计划资源库品系已经突破6000例,涵盖了肿瘤、代谢、免疫、发育、DNA及蛋白修饰等热门研究方向的基因。集萃药康有能力为全国甚至于全世界的科研工作者提供优质的个性化的小鼠模型,期待与全球的伙伴进行合作,为科研工作贡献自己的一份力量。

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