(节选)
中国科学院生物物理研究所所长徐涛研究员在《2008科学发展报告》上发表题为“囊泡锚定和起动分子机制及其调控机理的研究”的文章,介绍了其有关的研究成果。
生物膜构成细胞之间以及细胞内各细胞器之间的屏障,使一些重要生命活动在相对独立的空间内进行。这些独立的空间之间需要进行物质的交流,形成细胞内的物流系统。细胞内物质运输的主要途径之一是通过囊泡包裹的膜转运系统。细胞内的物质包裹在囊膜内或位于囊膜上,借助囊泡的运输和与生物膜的融合来实现胞内或跨膜运输。囊泡的运输具有重要的生理意义,囊泡运输不仅参与多项重要的生命活动,如神经递质释放、内分泌激素释放、天然免疫等,其调控失常也与许多疾病密切相关,因而被Science杂志列为未来25年内需要解决的125个重要科学问题之一。
由于囊泡转运和融合过程的复杂性,其分子机制的阐明需要多种研究手段和技术的支持。囊泡与细胞膜融合之前需要经过锚定和起动步骤。徐涛研究组采用了从分子、细胞到整体水平多层次的研究手段,发展了多学科交叉的技术方法,重点围绕与血糖调控相关的囊泡运输和融合过程,系统地开展了囊泡分泌的分子机制研究。
徐涛研究组利用他们发展的技术,证明了核心致密囊泡的胞吐过程需要一种称为UNC-31 的蛋白,确认了该蛋白的作用位点—囊泡与细胞膜的锚定步骤。他们的研究还进一步揭示了UNC-13 蛋白的作用机理,发现UNC-13位于UNC-31 蛋白的上游,两个蛋白相互作用参与调控致密核心囊泡的锚定。该工作发展了利用线虫模式生物研究囊泡分泌的新方向,为系统规模研究囊泡转运和分泌的分子机理提供了可能。
由于线虫的UNC-31和UNC-13蛋白在进化上是高度保守的,它们在哺乳动物的同源蛋白Mun13-1和CAPS可能通过保守的相互作用机制参与调控致密核心囊泡与细胞膜的锚定步骤。血糖浓度的持续升高可以上调第二相胰岛素分泌,他们的研究结果提示Munc13-1和CAPS可能是参与其中的重要分子。(摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2008科学发展报告》)
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