细胞骨架蛋白调节囊泡转运及其与神经疾病的关系3吴越阳铁璐李学军△(北京大学医学部基础医学院药理学系,北京100191摘要细胞内囊泡转运依赖于细胞骨架系统,细胞骨架为囊泡转运提供了轨道,而细胞骨架表面的马达蛋白则为其提供了动力。近年来,随着活细胞成像技术以及相关的生化、药理实验方法的不断进步,人们对囊泡转运的分子机制有了更加深入的认识。越来越多的实验结果表明,细胞骨架蛋白对囊泡转运有着重要的调节作用。囊泡转运的紊乱与多种神经疾病相关。囊泡转运分子调控机制的研究,将为多种神经疾病的治疗提供新的思路。关键词肌动蛋白;微管相关蛋白;囊泡转运;神经疾病R741.02真核细胞具有完善的内膜系统(如溶酶体、高尔基体、内质网等。蛋白质或颗粒物质的跨膜运输需要借助囊泡来完成。囊泡以芽生方式从供给的细胞器生成后,携带着被转运的物质到达接受的细胞器并与其发生膜融合,参与,。近年研究发现囊泡转运离不开细胞骨架的参与,细胞骨架为囊泡转运提供了轨道。位于细胞骨架表面的细胞骨架蛋白,必然与囊泡存在相互作用,并且可能直接或者间接通过改变细胞骨架调节囊泡转运。囊泡转运在细胞内发挥着重要的作用,其功能的紊乱会导致多种神经疾病的发生。一、细胞骨架细胞骨架是真核细胞中的蛋白质纤维网架结构,是细胞中复杂的蛋白质细丝网系统。细胞骨架由微丝(microfilament,MF、微管(microtubule,MT及中间纤维(intermediatefilaments,IF组成。微丝主要是由肌动蛋白(actin组成的细丝,又称为肌动蛋白纤维(actinfilament。肌动蛋白与肌动蛋白结合蛋白(actinbindingprotein、肌球蛋白(myo2sin等共同组成不同的特定结构,执行不同的功能。微管是由微管蛋白(tubulin和微管相关蛋白(mi2crotubuleassociatedprotein,MAP组成的中空圆柱状结构。微管具有极性,通常负极指向细胞内部,而正极指向细胞周围。中间纤维呈中空管状,直径介于微管和微丝之间。微丝、微管和中间纤维三者高度协调分布,与胞核、质膜、细胞器相连,构成了细胞形态骨架和运动协调系统[1]。、网格蛋白介导的囊泡内吞在真核细胞中常见于内吞营养物质、抗体和生长因子等过程,也参与脂质和蛋白质的运输,同时它还是回收突触囊泡膜的主要方式。Merrifield等(2002运用实时显微技术发现在囊泡内吞的最后阶段,包被小窝处存在一个瞬时的肌动蛋白聚集现象。Merrifield等推测这一聚合活动与囊泡从细胞膜表面分离和远离细胞膜的运动有关。肌动蛋白为囊泡转运提供轨道,而肌动蛋白表面的肌球蛋白则为囊泡从膜表面分离和远离膜的运动提供动力。在肌动蛋白和肌球蛋白的作用下,囊泡逐渐向胞内运动。肌动蛋白相关蛋白2/3复合物(actinrelatedprotein2/3,Arp2/3在肌动蛋白聚合过程中起重要的调节作用,Arp2/3与肌动蛋白单体的结构非常相似,可作为成核位点,促进肌动蛋白聚合。失活状态下的Arp2/3必须经成核促进因子(nucleation2pro2motingfactor,NPF的激活后才能行使功能。肌动蛋白结合蛋白(actin2bindingprotein,Abp是NPF3国家自然科学基金(30772571、国家基础科学人才培养基金(J0630853/J0108和北京大学中央高校基本科研业务费资助课题△通讯作者・34・的一种。D’Agostino等[2]研究发现,相对于其它的NPF,Abp1p与Arp2/3的亲和力更强,但Abp1p的成核促进活性(nucleation2promotingactivity却非常弱。因此D’Agostino和Goode推测,Abp1p很有可能通过与其它NPFs竞争结合Arp2/3,对肌动蛋白的聚合起负性调节作用。Abp1p还可以通过磷酸化的方式来抑制Arp2/3的活性。Abp1p可以将两种激酶Ark1p和Prk1p募集到胞吞作用的位点,这两种激酶可以将Pan1p(一种NPF磷酸化。Toshima等[3]发现,Pan1p的磷酸化可以抑制其激活Arp2/3依赖的肌动蛋白的聚合。(二微管相关蛋白以磷酸化依赖的方式调节囊泡转运微管相关蛋白与微管特异地结合在一起,对微管的功能有重要的辅助作用。MAPs由MAP21、MAP22、tau蛋白和MAP24组成。目前发现的微管马达蛋白,可以归属于两大类:动力蛋白(dy2nein和驱动蛋白(kinesin。前者是一类微管激活的ATP酶,介导沿微管向负极的运动,后者同样具有ATP酶的活性,介导沿微管向正极的运动[1]。很多研究表明,MAPs是以一种磷酸化依赖的方式调节细胞内囊泡转运。M...