科研進展

蔡華清課題組發現細胞營養狀態反饋調節巨胞飲作用的分子機制

來源:生物物理研究所發布時間:2022-04-03

  2022年4月1日中國科學院生物物理研究所蔡華清課題組在《Journal of Cell Science》雜志發表題為"Oligopeptide transporter Slc15A modulates macropinocytosis in Dictyostelium by maintaining intracellular nutrient status"的研究論文,該論文揭示了質子偶聯寡肽轉運蛋白Slc15A通過在早期巨胞飲過程中轉運寡肽來維持細胞內氨基酸營養的供給,從而反饋調節細胞巨胞飲過程的分子機制。

  巨胞飲作用是細胞非選擇性內吞細胞外營養物質和液相大分子的過程,已知在細胞營養攝取、抗原呈遞和突觸調節等生理活動中發揮重要功能。巨胞飲作用還是某些腫瘤細胞在營養匱乏條件下攝取外界大分子蛋白質,從而維持自身持續增長生殖的一種特殊應對方式。細胞內外環境如何調節巨胞飲活動的分子機制目前尚不明確。

  蔡華清課題組以盤基網柄菌Dictyostelium discoideum為模式,利用其巨胞飲效率高、信號通路保守、易于基因編輯和顯微觀察的特點,結合正向遺傳篩選和高內涵成像技術,鑒定獲得了新的巨胞飲調控因子-質子偶聯寡肽轉運蛋白Slc15A。Slc15A定位在細胞質膜和早期巨胞飲體,其基因缺失導致巨胞飲杯形成頻率的下降,嚴重影響了細胞的巨胞飲效率,并因此導致細胞生長緩慢和自噬水平異常升高。外源回補Slc15A蛋白的表達或向細胞提供游離氨基酸可以挽救這些缺陷;而回補寡肽轉運活性缺失的Slc15A蛋白或向細胞提供二肽形式的氨基酸則無法回補這些缺陷。這些結果說明,Slc15A通過在早期巨胞飲途徑中向細胞質中轉運寡肽來維持細胞內關鍵氨基酸的供給,從而反饋調節細胞的巨胞飲水平。此外,這些結果也表明氨基酸類營養物質的轉運并非像現在大部分模型中描述的那樣只發生在溶酶體階段,在內吞途徑不同步驟上發生的轉運可能進一步增加細胞適應環境的靈活性。該工作揭示了細胞營養狀態與巨胞飲過程的調控關系,為深入研究巨胞飲作用的分子機制和生理功能提供了有意義的線索。

  中國科學院生物物理研究所博士生張奕瑋和涂慧為并列第一作者,蔡華清研究員和王海彬副研究員為本文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委、科技部、中科院先導項目和中科院青促會項目等的經費支持。

圖. 質子偶聯寡肽轉運蛋白Slc15A介導寡肽從培養基轉運到細胞質,通過維持細胞內關鍵氨基酸的供給反饋調節巨胞飲作用。

  文章鏈接:https://journals.biologists.com/jcs/article/135/7/jcs259450/274929/Oligopeptide-transporter-Slc15A-modulates

 

(供稿:蔡華清研究組)

 


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