上海生科院鲍岚组蛋白分泌通路研究取得进展

　　

9月29日《运输》(Traffic IF=6.533)杂志提前在线发表了中科院上海生科院生化与细胞所鲍岚研究组的最新研究成果：速激肽前体分子通过序列中带电荷小片段的聚集将其分选入大致密芯囊泡的调节型分泌途径。

    

分泌蛋白被分泌到细胞外有两条途径：一是持续型分泌途径，进入该途径的分泌蛋白可以持续不断地向细胞外分泌，不受钙离子等信号的调控；二是调节型分泌途径，进入该途径的分泌蛋白在细胞受到外界刺激时进行分泌。P物质在痛觉传递中有重要作用，其前体分子——速激肽前体转运到大致密芯囊泡的调节型分泌途径是其发挥正常功能的一个关键步骤，但是对于速激肽前体如何进入大致密芯囊泡目前还所知甚少。

 

鲍岚研究组的博士研究生马国强等的研究结果表明，通过多个含有带电荷氨基酸小片段的聚集效应能够调节速激肽前体进入大致密芯囊泡的分选过程。速激肽前体分子的N端和C端分别带有相反的电荷，均能被分选入大致密芯囊泡中，随着带电荷氨基酸的数目减少其分选效率降低。由4-5个氨基酸组成的小片段若含有2个带电荷氨基酸可作为基本的分选单位进入大致密芯囊泡中，这些小片段的逐步累积使得通过静电相互作用造成的分子间的聚集逐渐加强，对蛋白的分选效率产生累加作用，最终发挥了分选信号的功能，引导速激肽前体进入到调节型分泌途径。这一发现揭示了神经肽前体分选进入调节型分泌途径的新机制，丰富了分泌蛋白分选的基本细胞生物学理论。

 

原文摘要：Short elements with charged amino acids form clusters to sort protachykinin into large dense-core vesicles

 

The sorting of neuropeptide tachykinins into large dense-core vesicles (LDCVs) is a key step in their regulated secretion from neurons. However, the sorting mechanism for protachykinin has not yet to be clearly resolved. Here we report that the clustered short elements with charged amino acids regulate the efficiency of protachykinin sorting into LDCVs. A truncation experiment showed that the propeptide and the mature peptide-containing sequence of protachykinin were sorted into LDCVs. These two regions exhibit a polarized distribution of charged amino acids. The LDCV localization of the propeptide was gradually decreased with an increasing number of neutral amino acids. Furthermore, the short element with 4 - 5 amino acids containing two charged residues was found to be a basic unit for LDCV-sorting that enables regulated secretion. In the native propeptide sequence, these charged short elements were clustered to enhance the intermolecular aggregation via electrostatic interaction, and produce a gradual and additive effect on LDCV-sorting. The optimal conditions for intermolecular aggregation of protachykinin were at mM Ca(2+) concentrations and pH 5.5 - 6.0. These results demonstrate that the charged short elements are clustered such that they serve as aggregative signals and regulate the efficiency of protachykinin sorting into LDCVs. These findings reveal a novel mechanism for the sorting of neuropeptides into a regulated secretory pathway.

 

鲍岚

研究员，研究组长，博士生导师

 

个人简介：

1985年毕业于第四军医大学空军医学系，1988年在该校获硕士学位。1993年在瑞典卡罗琳斯卡医学院神经科学系进修一年。1996年任第四军医大学空军医学系副教授，1999年获医学博士学位。1999年11月在中国科学院神经科学研究所感觉系统研究组任副研究员，2002年10月获中科院上海生命科学研究院“优秀青年人才计划”，同年任该组合作课题组长。获2003年度国家自然科学杰出青年基金资助。现任中科院生化细胞所课题组长、研究员、博士生导师。曾获军队科技进步一等奖一项、二等奖一项，国家科技进步三等奖一项，上海市科技进步二等奖一项。

 

研究方向：神经细胞蛋白质运输

 

研究工作：

在生理和病理条件下神经肽受体(G蛋白偶连受体超家族成员)和离子通道在初级感觉神经元兴奋性的调控中起重要作用，因此了解调控细胞表面神经肽受体和离子通道转运的分子和细胞机制至关重要。

 

我们将应用分子、细胞生物学和电生理技术研究初级感觉神经元中表达的神经肽受体(G蛋白偶连受体)和离子通道的分泌和运输途径，包括神经肽Y和胆囊收缩素受体各亚型、钠通道等，以及在外周神经损伤或外周炎症刺激后离子通道亚基表达改变对其转运、分布及功能的影响。用分子克隆、抗体制备、免疫荧光双标记、共聚焦显微镜和免疫电子显微镜等技术系统地分析不同神经肽受体亚型和离子通道在细胞和亚细胞水平的分布特征；用免疫共沉淀、细胞表面生物素化、Western Blot和基因突变等技术，寻找对其包装和运输途径产生决定性作用的分子和受体、离子通道本身的氨基酸序列；用电生理膜片钳和膜电容记录技术对其功能进行分析。

 

通过研究明确不同神经肽受体亚型和离子通道的细胞与亚细胞水平分布特征；建立G蛋白偶连受体和离子通道包装运输途径和调控的分子和细胞生物学模型；确认一些在病理条件下调控神经肽受体(G蛋白受体)和离子通道分泌和运输的分子和细胞生物学模型。

 

以上研究一方面对细胞和神经生物学基本理论有重要意义；另一方面发现一些与痛的发生和发展有关的重要机制和重要分子，对寻找新的镇痛方案和新药开发将提供有价值的新线索。