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致密核心囊泡分泌调控蛋白的功能研究

周科明  
【摘要】: 神经元和神经内分泌细胞上的胞吐和胞吞作用是突触囊泡释放神经递质以及致密核心囊泡分泌激素的基础。当前对突触囊泡的研究已经确认了许多调控蛋白,致密核心囊泡(Dense Core Vesicles, DCVs)和突触囊泡(Synaptic Veslcles, SVs)的基本分泌机器是类似的,但是DCVs和SVs特性上的诸多差异也预示了这两类囊泡在分泌过程中使用了不同的分子。DCVs调控机制的研究对揭示囊泡分泌的整合调控网络将具有重要意义。 本文在模式生物线虫的神经元胞体上进行了CAPS/UNC-31对致密核心囊泡分泌的调控机制研究。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)已经在突触传递的研究中显示了极大的优势,但是缺乏直接监测DCV分泌过程的功能分析手段。通过首次采用膜电容检测,安培测量和成像的技术方法以及结合突变体的分析研究表明UNC-31是致密核心囊泡(DCV)胞吐活动所必需的。其机制可能是与UNC-18共同作用,促进囊泡的锚定并且使囊泡稳定在锚定状态。而UNC-13对于DCV立即可释放囊泡库的维持并不是必需的。同时发现二酰基甘油(DAG)类似物PMA在unc-31缺失的情况下不能对细胞分泌起到加强作用,但是腺苷酸环化酶的激活剂Forskolin却可以使unc-31突变体细胞的分泌恢复到正常水平。 本文还在来源于大鼠胰岛素瘤的INS-1细胞上研究了Synaptotagmin I对快速胞吐和快速胞吞的影响。Synaptotagmin I(Syt I)是神经递质快速同步释放的钙离子感受器。但是在内分泌细胞中Syt I是否也是致密核心囊泡胞吐和胞吞所必需还存在争论。通过使用short hairpin RNA(shRNA)对Syt I基因的表达进行沉默,使用膜电容测量发现Syt I基因表达的沉默降低了包含胰岛素(insulin)的分泌囊泡融合的钙离子敏感性,从而减少了胞吐簇发成分的幅度。而且在表达了shRNA的INS-1细胞中快速胞吞(fast endocytosis)发生的频率和幅度也显著减少。我们推测在INS-1细胞中Syt I不仅参与钙触发的LDCV与细胞质膜的融合过程,而且在快速胞吞过程中也扮演了关键角色。 生物体内除了广泛存在的钙离子依赖的分泌以外,还存在非钙依赖的分泌。本文在PC12细胞上对钙不依赖三磷酸鸟苷(GTP)依赖分泌的特性进行了初步阐明,比较了GTP依赖分泌与钙依赖分泌的差异。Mastoparan(Mas)可以刺激细胞GTP依赖的分泌。在无钙情况下Mastoparan(Mas)刺激几乎不能有效的触发预先锚定的囊泡分泌,而是主要动员细胞较深处的囊泡分泌,并且分泌事件主要采用短暂的“kiss-and-run”的方式进行。与此相反的是,高钾刺激下钙离子触发的分泌事件大部分都是由预先锚定的囊泡构成,融合孔也更加长时间的开放。而且Mas释放囊泡的成熟所需的时候更短。我们的数据说明GTP依赖和Ca2+依赖的致密核心囊泡胞吐不仅其触发和融合机制不同,而且囊泡的锚定和激活成熟的过程也存在差异。


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