利用純化組分重建小管內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

細(xì)胞器所展現(xiàn)的形態(tài)特征與其在細(xì)胞中所扮演的功能有著緊密的聯(lián)系，但是我們目前對于細(xì)胞器形成的機(jī)制仍知之甚少。其中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特別有趣，它包含許多形態(tài)各異的結(jié)構(gòu)域，包括相互連接的膜小管(membrane tubules)形成的一個(gè)動態(tài)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。已經(jīng)知道有幾種膜蛋白與這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)，但是它們介導(dǎo)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的確切機(jī)制以及是否所有蛋白都是必需的，目前仍不清楚。美國哈佛醫(yī)學(xué)院的Powers等利用純化的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白重建了一個(gè)動態(tài)的小管膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(tubular membrane network)。來自釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)的包含膜融合GTP酶(membrane-fusing GTPase)Sey1p和彎曲穩(wěn)定蛋白(curvature-stabilizing protein)Yop1p的脂蛋白體(proteoliposomes)在加入GTP后形成了一個(gè)小管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)Sey1p的GTP水解被抑制時(shí)，這些小管迅速碎裂，提示這一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的維持需要持續(xù)的膜融合，而Yop1p有助于高度彎曲的膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。Sey1p也可與其它彎曲穩(wěn)定蛋白形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些蛋白包括來自不同物種的reticulon(一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白)和受體表達(dá)增強(qiáng)蛋白(receptor expression-enhancing proteins, REEPs)。此外，atlastin(Sey1p的脊椎動物直系同源蛋白)作為一個(gè)既有融合作用又有彎曲穩(wěn)定作用的蛋白，可自身形成一個(gè)GTP水解依賴性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該研究結(jié)果表明，僅需少數(shù)蛋白即可使細(xì)胞器成形，并且在形成和分解之間展現(xiàn)出能量依賴性的穩(wěn)定狀態(tài)。

Nature, 2017, 543(7644):257-260(李 偉)