清华大学PNAS发表细胞胞吐研究新发现

　　

生物通报道  来自清华大学、宾夕法尼亚大学、芬兰赫尔辛基大学的研究人员在新研究中证实，ERK1/2可响应EGF信号激活Rab8主要激活因子、鸟苷酸交换因子Rabin8。这一研究发现发表在12月22日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

领导这一研究的是宾夕法尼亚大学文理学院生物学系郭巍（Wei Guo）教授。目前主要从事膜转运、胞吐和细胞骨架的分子细胞机理研究，在Nature cell biology、PNAS等国际著名期刊发表研究论文数十篇。清华大学的王娟飞（Juanfei Wang）博士和宾夕法尼亚大学的Jinqi Ren是这篇论文的共同第一作者。清华大学生命科学学院是这篇论文的第一研究单位。

胞吐作用（Exocytosis）是指细胞内的大分子物质通过小泡与细胞质膜融合，在融合蛋白的帮助下被释放到细胞外基质的过程。它可以看作是细胞内吞作用的反向作用。胞吐作用可以自发进行，也可以受其它信号触发。在从神经突伸展到肿瘤增殖等许多细胞过程中胞吐作用都受到严密地调控。

Rab蛋白是Ras超家族中的一类,也是一类低分子量的GTP结合蛋白(大约20-29 kDa),它们负责调控真核细胞的囊泡运输等过程。其中,Rab8分布于反面高尔基体网络、囊泡和细胞膜,主要调控从高尔基体到细胞膜的囊泡运输。它参与了多种胞内合成蛋白的运输和分泌,比如说黑色素体依赖于肌动蛋白(actin)的运输等。Rab8是胞吐作用的一个关键调控因子。Rabin8是一种鸟苷酸交换因子（GEF）,其是Rab8的一个主要激活因子。了解Rabin8在细胞中的激活机制是认识胞吐作用调控的关键。

在这篇文章中，研究人员证实磷酸化作用是Rabin8激活的一个重要机制。他们确定了Rabin8是ERK1/2响应EGF信号的一个直接磷酸化作用底物。在分子水平上，ERK1/2磷酸化Rabin8解除了它的自抑制，由此促进了Rabin8的GEF活性。随后研究人员进一步证实，阻断ERK1/2介导的Rabin8磷酸化可抑制将转铁蛋白回收利用于质膜。

新研究确定了激活Rabin8的一个分子机制，并揭示了响应细胞外信号控制Rabin8激活以及囊泡运输的一条调控信号通路（延伸阅读：Cell封面文章：诺奖之后，绘制首张细胞交通管控系统图 ）。

（生物通：何嫱）

作者简介：

郭巍

宾夕法尼亚大学生物系教授。目前主要从事主要从事膜转运、胞吐及细胞骨架的分子细胞机理研究。郭巍博士早年在美国爱荷华大学医学院生理学和生物物理学系获得博士学位，继而在耶鲁大学医学院细胞生物和遗传学系从事博士后研究。2001年起至今一直在宾夕法尼亚大学从事研究工作。郭巍博士在细胞生物学研究领域取得了显著的成就，在具有国际影响力刊物如Nature-Cell Biology、Mol Biol Cell、EMBO J、PNAS等发表论文数十篇,还担任Faculty of 1000的评审专家和MBC等期刊编委。

生物通推荐原文摘要：

Activation of Rab8 guanine nucleotide exchange factor Rabin8 by ERK1/2 in response to EGF signaling

Exocytosis is tightly regulated in many cellular processes, from neurite expansion to tumor proliferation. Rab8, a member of the Rab family of small GTPases, plays an important role in membrane trafficking from the trans-Golgi network and recycling endosomes to the plasma membrane. Rabin8 is a guanine nucleotide exchange factor (GEF) and major activator of Rab8. Investigating how Rabin8 is activated in cells is thus pivotal to the understanding of the regulation of exocytosis. Here we show that phosphorylation serves as an important mechanism for Rabin8 activation. We identified Rabin8 as a direct phospho-substrate of ERK1/2 in response to EGF signaling. At the molecular level, ERK phosphorylation relieves the autoinhibition of Rabin8, thus promoting its GEF activity. We further demonstrate that blocking ERK1/2-mediated phosphorylation of Rabin8 inhibits transferrin recycling to the plasma membrane. Together, our results suggest that ERK1/2 activate Rabin8 to regulate vesicular trafficking to the plasma membrane in response to extracellular signaling.