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美国迷信院院刊(PNAS)再次登载我校化科院黄晓华课题组文章——破解稀土(REEs)怎样激活动物胞吞作用

元素周期表中17种REEs,因其在工农业、国防和医药等范畴普遍使用进入生态条理,成为生物体非必须微量元素。百余年来,因缺乏REEs细胞举动间接可视化及学科穿插探求技能及战略,REEs生物(尤其动、动物)效应的细胞学机制提醒,被公认是化学、生物等多学科穿插范畴的个性困难。此中,动物存在细胞壁及细胞质膜外较强酸性情况,更难完成REEs细胞举动可视化与机制提醒。2014年黄晓华课题组初次应用REEs放射自显影等多学科穿插技能研讨发明:REEs能冲破叶胞吞惰性的退化规矩而激活叶细胞胞吞作用,并致REEs被内化(至细胞内)(PNAS,2014,111,12936),但REEs怎样激活动物胞吞作用仍然无法破解。胞吞作用,包罗网格卵白介导的胞吞作用(CME),是真核生物(植物、动物等)的根本细胞进程。如,经过内化细胞外的货品(Cargoes),CME在细胞信号、细胞破裂、细胞活动等多种细胞进程中起紧张作用。因而,人们对货品的辨认机理、CME机制及其进程停止了普遍研讨。细胞外的货品被以为是经过跨膜受体来选择(辨认),跨膜受体联合细胞内的衔接卵白来启动胞吞作用。但是,怎样选择货品停止胞吞作用依然很难确定,尤其怎样完成货品的可视化及发明新货品,被以为是亟待破解的困难。

克日,万博体育NBA赛事黄晓华课题组在国度天然迷信基金项目(同意号:21371100, 21501068和31170477)等赞助下,与北京大学邓兴隆传授、加州大学河边分校杨贞标传授等研讨职员协作,提醒动物细胞中REEs的靶分子即排泄型阿拉伯半乳糖卵白(AGPs)饰演跨膜受体激活动物胞吞作用的机制。研讨效果以“Arabinogalactan protein–rare earth element complexes activate plant endocytosis”为题,在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS《美国迷信院院刊》)上在线发布。论文链接:http://www.pnas.org/content/early/2019/06/24/1902532116.full.pdf

在该项研讨中,研讨职员以La(III)和拟南芥辨别为REEs和动物代表,将REEs放射自显影技能、免疫细胞化学办法、超高辨别显微技能、遗传学手腕、盘算化学、生物信息学、化先生物学等穿插学科研讨技能和办法组合,初次完成了胞吞作用研讨进程中要害分子[如La(III)及其靶分子、细胞外货品、受体及其衔接卵白]的细胞举动间接可视化,提醒了叶细胞中La(III)的靶分子,即被细胞质膜外表糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定在质膜外AGPs,启动CME的新机制(图)。此中,研讨发明:1)细胞外的新货品是La(III)、AGPs或它们的共同物;2)作为La(III)靶分子的AGPs既是细胞外货品受体,也是La(III)内化的货运卵白;3)AGPs启动的胞吞进程为:被GPI锚在质膜外的AGPs→与La(III)构成共同物→从GPI锚定态到跨膜态(至质膜内)→联合细胞内的衔接卵白(AP2)构成复合物→招募网格卵白(Clathrin)至质膜内侧→与Clathrin构成复合物→启动CME;4)饰演跨膜受体启动CME的排泄型卵白AGPs,是含有跨膜构造域的同源卵白。别的,依赖AGPs活化的胞吞作用,也发作在La(III)作用的人体细胞中(因人体所必须的AGPs无法本身分解而次要来路于食用动物)。

生命迷信研讨表现,AGPs在生物体(如细胞破裂、胚胎发育等诸多进程)中饰演紧张作用,但迄今未见任何AGPs与胞吞作用相干的报道。同时,细胞生物学研讨最普遍且已明了的是,启动生物体CME的卵白为细胞质膜上跨膜受体卵白。因而,该项研讨不只破解REEs怎样激活叶细胞胞吞作用,且确定排泄型卵白AGPs能作为CME货品受体发扬跨膜受体卵白的功用,从而应战了现在细胞外货品内吞作用的范式;同为说明CME激活机制、AGPs生物学功用及REEs动物效应机理,提供了十分紧张的实际与实行根底。

该项研讨,历时5年完成。化学与资料迷信学院博士后王丽红(现为江南大学副传授)、博士研讨生程梦竹和博士后杨清为论文的配合第一著作人,万博体育NBA赛事黄晓华传授和北京大学邓兴隆传授为配合通讯著作人。

图REEs叶细胞靶分子—AGPs启动CME的新机

化学与资料迷信学院稿

  • 更新日期

    2019年06月27日

  • 阅读量

  • 供稿

    化科院

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