《科學》：蛋白在細胞內的“定位”機制得以闡明

  加拿大和美國科學家研究發現，一種單價酸性脂對蛋白在細胞內的“定位”起到調控作用。該研究結論回答了一個重要的細胞生物學問題，并為一項相關的爭論找到了依據。相關論文發表在月日的《科學》雜志上。
 
    科學家以來推測，許多蛋白正是利用酸性脂及其產生的負電勢來在細胞膜結構間分布、定位，換句話說，酸性脂能夠引導蛋白到胞質膜的特定位置。磷脂酰（phosphatidylserine，簡稱PS）作為一種單價酸性脂，是人類紅細胞中的zui主要的酸性脂，同時，它構成了大約30%的細胞內生或胞質微區（cytoplasmic leaflet）的磷脂類物質。不過，對于PS如何在細胞器的兩個微區間分配，科學家幾乎是未知的。
 
    2006年，加拿大多倫多大學兒童醫院（Hospital for Sick Children）和斯坦福大學邁爾實驗室（Tobias Meyer''s Lab）的兩個獨立研究小組先后在《科學》上發表論文，試圖解答酸性脂如何引導蛋白定位問題，但得到了不同結論。
 
    HSC小組發現，K-Ras和其他一些類似的蛋白之所以能夠靶向到胞質膜上，是因為這些胞質膜包含更多的單價酸性脂PS。而Meyer團隊在幾個月后發表的另一篇文章表明，是多價的酸性脂PIP2和PIP3令K-Ras等蛋白靶向到胞質膜上。盡管這些多價脂在胞質微區的濃度要低得多，只有-2%，但由于它們的多價性，產生的靜電相互作用會更強。因此，到目前為止，科學家一直沒有弄清到底是PS還是PIP2和PIP3負責K-Ras等重要蛋白在胞質膜的分布。
 
    為了*揭開這一問題，人們需要知道PS在細胞內的位置。因此，開發新的工具是必需的。在研究中，美國哈佛大學醫學院布萊根婦女醫院（Brigham and Women''s Hospital）和加拿大多倫多大學兒童醫院科學家小組開發并利用了一種新型生物傳感器——乳粘素（Lactadherin，乳汁中的一種糖蛋白）。論文作者之一、布萊根婦女醫院的史家嵐說，“乳粘素能以非鈣依賴的方式與PS結合，與PS結合的基序位于C2結構域上（Lact-C2）。我們利用Lact-C2構建了遺傳編碼的PS熒光生物探針，它能夠探測PS在細胞內的分布。”通過研究亞細胞中PS的分布，研究人員發現，正如他們所預期的，PS存在于胞質膜的胞液微區（cytosolic leaflet）中。同時，細胞內涵體和溶酶體中也發現了PS。
 
    這一新的研究結果對于揭示蛋白在細胞內的定位、蛋白從胞質膜向內涵體的移動問題乃至于整個細胞生物學，都具有重要的意義。此外，新的生物探針也具有重要的借鑒和應用價值。史家嵐表示，因為乳粘素的C2結構域與V和VIII的C2結構域同源，它能以非鈣依賴的方式與凋亡細胞表面暴露或外轉的PS結合，從而作為檢測細胞凋亡的探針；乳粘素還能與這兩種競爭血小板表面暴露外轉的PS，從而發揮抗凝血作用。

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