新发现的甘露糖 - 6 - 磷酸依赖蛋白运输途径调节因子，为疾病治疗和病毒研究带来新希望

为探究甘露糖 - 6 - 磷酸（M6P）依赖的蛋白运输途径，研究人员发现新调节因子，为相关疾病治疗和研究提供方向。

　　在细胞这个微观世界里，溶酶体就像一个个勤劳的 “清道夫”，承担着分解和回收大分子物质的重任，维持着细胞内环境的稳定。而溶酶体发挥功能，离不开 60 多种水解酶的帮忙，这些水解酶在合成后，需要经过一系列复杂的运输过程，才能准确抵达溶酶体 “上岗工作”。其中，甘露糖 - 6 - 磷酸（M6P）依赖的蛋白运输途径起着关键作用。在这个运输途径中，N - 乙酰葡糖胺 - 1 - 磷酸转移酶（GNPT）负责催化 M6P 标记的第一步，然而，曾经人们以为对这条运输途径已经了如指掌，可实际上仍存在许多未知。比如，GNPT 在细胞内的定位和稳定是如何调控的，一直是个未解之谜。而且，一些与该运输途径相关的疾病，像粘脂贮积症 II 型（Mucolipidose Typ II ）和 III 型（Mucolipidose Typ III ），目前也缺乏有效的治疗手段。为了深入了解这些问题，来自德国基尔大学和石勒苏益格 - 荷尔斯泰因大学医院临床分子生物学研究所的 Zilei Chen、Anna La Rosa、Sabrina Jabs 等人展开了相关研究，研究成果发表在《BIOspektrum》杂志上。

研究人员在研究过程中主要运用了以下几种关键技术方法：一是全基因组 CRISPR 敲除筛选技术，通过这项技术，在不同的研究目的下，筛选出了与 M6P 运输途径相关的重要基因；二是对细胞进行基因敲除实验，构建相关基因敲除的细胞模型，如 LYSET-KO 细胞、GOLPH3/GOLPH3L-KO 细胞，用于研究基因缺失对细胞内蛋白运输和代谢的影响。

下面来看看具体的研究结果：

1. LYSET 阻止 GNPT 降解：过去人们认为，与 M6P 依赖的溶酶体生物发生相关的基因已被完全揭示。但随着全基因组遗传筛选技术的发展，研究人员在三项独立的全基因组 CRISPR 敲除筛选中，发现了一种名为 TMEM251 的基因，后来它被重新命名为 LYSET（溶酶体酶运输因子，Lysosomal Enzyme Trafficking Factor）。研究表明，LYSET 是 M6P 运输途径中至关重要的高尔基体膜蛋白，它对于 GNPT 在顺式高尔基体中的定位和稳定必不可少。当 LYSET 缺失或无法与 GNPT 结合时，GNPT 会被运输到溶酶体并在那里被降解。这就导致大多数溶酶体水解酶无法进行 M6P 修饰，进而被分泌到细胞外，使得溶酶体失去功能。此外，在患有类似粘脂贮积症 II 型 / III 型疾病的儿童患者中，发现了 LYSET 基因突变，这进一步证实了 LYSET 在 M6P 依赖的蛋白运输途径中的重要性。
2. M6P 标记膜蛋白：有趣的是，并非只有溶酶体水解酶会被添加 M6P 残基，已有研究发现存在 M6P 修饰的膜蛋白，但这些 M6P 残基的功能一直不清楚。研究人员与基尔大学的 Matthias Voss 博士团队合作研究发现，β - 半乳糖基转移酶 B4GALT5 会被 M6P 修饰，在被高尔基体定位的膜内蛋白酶 SPPL3 切割后，会被运输到溶酶体。如果没有发生 GNPT/LYSET 依赖的 M6P 标记，可溶性的 B4GALT5 结构域会和未被磷酸化的溶酶体水解酶一起被分泌出去。目前，关于 M6P 标记是代表一种基础的或可激活的溶酶体降解途径，还是普遍调节特定膜蛋白的功能和定位，仍是后续研究的重点。
3. 顺式高尔基体中 LYSET/GNPT 的定位通过逆向运输维持：GNPT 复合物在顺式高尔基体中的定位和功能，还需要另一层面的调控。随着高尔基体囊泡的顺 - 反成熟，驻留的高尔基体酶会不断被顺向运输。为了维持 GNPT/LYSET 复合物在高尔基体特定囊泡的准确定位，COPI（coat protein complex I）囊泡和各种衔接蛋白负责将糖基转移酶以及 GNPT/LYSET 复合物逆向运输。研究人员发现，GOLPH3 及其旁系同源物 GOLPH3L 能够结合 LYSET 的胞质 C 末端，确保复合物在顺式高尔基体中保持稳定状态。在 GOLPH3/GOLPH3L 缺陷的细胞中，GNPT/LYSET 复合物无法通过 COPI 囊泡逆向运输，LYSET 和 GNPT 都会被溶酶体降解，从而导致甘露糖 - 6 - 磷酸化的继发性缺陷。

综上所述，这项研究发现了 M6P 依赖的蛋白运输途径中的新调节因子 LYSET、GOLPH3 和 GOLPH3L，它们在多个层面上对 GNPT 复合物的功能进行调控。这些调节因子的发现，为抗病毒治疗、抑制特定肿瘤生长以及治疗粘脂贮积症 II 型等溶酶体贮积症提供了潜在的攻击靶点，开辟了新的研究方向，有望为相关疾病的治疗带来新的突破。同时，也为深入理解细胞内蛋白运输机制和溶酶体功能提供了重要依据，推动了生命科学和健康医学领域的进一步发展。