解开copii介导的蛋白质转运之谜

　　

　　

　　哺乳动物体内发现的一组至关重要的蛋白质使细胞即使在不太理想的环境下也能正常运作。

　　在尖端的基因组编辑和细胞成像技术的帮助下，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员开始了解这组蛋白质是如何发挥其重要功能的。最终，这一发现可能有助于更好地理解和创造治疗糖尿病、癌症和免疫功能障碍等疾病的新药。

　　在生物分子化学系教授Anjon Audhya的指导下，研究小组旨在进一步了解外壳蛋白复合物II (COPII)的运作。哺乳动物细胞中大约三分之一的活性蛋白是由高度重要的COPII蛋白群运输的。

　　三位科学家因研究细胞内蛋白质的分选和运动而获得2013年诺贝尔生理学或医学奖，而COPII是他们的研究对象之一。其中一些发现在这项最新研究中得到了扩展。

　　哺乳动物细胞含有数百万种蛋白质，每种蛋白质都有不同的功能。为了实现其复杂而精确的生物学功能，蛋白质必须通过细胞有效地运输到正确的位置。尽管在早期的研究中已经证明COPII是这一过程的关键组成部分，但这种蛋白质集合在细胞中包装和移动其他蛋白质的确切机制尚未被记录在案。

　　为了实现这一目标，Audhya和他的同事们利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术，通过添加一个可以化学附着在鲜艳荧光染料上的标签，来修饰几个参与调节细胞内交通流量的蛋白质，包括一些组成COPII复合物的蛋白质。科学家们可以通过使用标签来追踪活细胞内蛋白质的运动。

　　研究人员通过使用一种称为点阵光片成像的技术，追踪COPII如何促进细胞蛋白质(包括用于其他位置的蛋白质)递送到它们的预定位置，从而实现了第一个目标。

　　在最近发表在《自然通讯》杂志上的一篇文章中，该团队详细介绍了他们的进展。奥德亚将其与邮政服务进行了比较。尽管他们从未跟踪过这些员工通过细胞的分发和递送机制对包裹进行分类，但研究人员了解到，COPII的任务类似于拣包裹和递送包裹的邮政工人。

　　研究人员发现，在一般情况下，这一过程平均需要45到60秒。但当细胞营养不足时，这一过程会大大减缓，至少在细胞有时间调整之前，这种情况会因某些疾病和环境因素而偶尔发生。

　　Audhya和他的同事进行了大量的测试，然后确定了一种单一的蛋白质Sec23，它可以帮助在COPII被破坏后恢复其运输途径。科学家们观察到，当增加细胞内合成的Sec23的数量时，细胞移动蛋白质的方式发生了变化。

　　Audhya说:“当我们开始这项工作时，我们从未预料到的是Sec23似乎是调节COPII复合体功能的核心角色。”

　　确定导致Sec23增强COPII功能的触发因素可能对各种医疗状况产生影响。例如，癌细胞经常在营养匮乏的条件下增殖，部分原因是特定生长促进蛋白的产生增加。理解这一特征背后的分子过程可能会揭示治疗干预的新靶点。

　　除此之外，对细胞如何正确组装和分配蛋白质的更清晰的了解，可能有助于了解细胞应该如何发挥作用，以及在疾病(包括癌症、2型糖尿病、免疫紊乱和神经退行性问题)中什么会出错的基本知识。

　　Audhya提到:“了解细胞中存在的这些基本过程和调节系统，最终可以为开发更合理的疾病干预方法铺平道路。”