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终于抓住了细胞间的垃圾“运输车”纹状体中一种蛋白可促进细胞间形成隧道纳米管或为多

时间 : 2019-10-07 11:30:06 来源:本站

[摘要]

  原标题:终于抓住了细胞间的垃圾“运输车”!纹状体中一种蛋白可促进细胞间形成隧道纳米管,或为多种神经退行性疾病致病蛋白传播途径丨科学大发现  近日,Scripps研究所的Manish Sharma和Srinivasa Subramaniam发现,大脑纹状体中的一种蛋白Rhes,可以让脑细胞伸出向触角一样的纳米管,连接到周围的细胞,传递蛋白和囊泡

  原标题:终于抓住了细胞间的垃圾“运输车”!纹状体中一种蛋白可促进细胞间形成隧道纳米管,或为多种神经退行性疾病致病蛋白传播途径丨科学大发现

  近日,Scripps研究所的Manish Sharma和Srinivasa Subramaniam发现,大脑纹状体中的一种蛋白Rhes,可以让脑细胞伸出向触角一样的纳米管,连接到周围的细胞,传递蛋白和囊泡。神经退行性疾病亨廷顿病和 Machado–Joseph病的致病蛋白,也可通过其在细胞间传播,加重脑损伤。相关研究发表在Journal of Cell Biology上[1]。

  人类作为多细胞生物,细胞间的互联互通自是必不可少的,像什么心肌闰盘的缝隙连接、神经之间的各种突触等等。它们实现了细胞间的沟通,让不同的细胞能互相协调,共同行使功能。

  在2004年,海德堡大学的研究人员在大鼠的脑中发现了一种新的细胞间连接——隧道纳米管[2],它们在细胞间架起“高速公路”,运输各种细胞器和囊泡[3],不过也会被病毒劫持,让病毒通过其在细胞间扩散[4]。

  除病毒外,各种导致神经退行性疾病的朊病毒样蛋白在脑中的传播,也被发现有可能与隧道纳米管有关。比如与阿尔茨海默病密切相关的tau蛋白和β-淀粉样蛋白,都被发现能促进隧道纳米管的形成[5]。

  亨廷顿病是一种遗传性的神经退行性疾病,由亨廷顿蛋白(mHTT)引起。Subramaniam等曾经发现,纹状体中富集的一种Ras同系物Rhes,与亨廷顿病造成的细胞丢失有关[6]。不过Rhes是怎么促进亨廷顿病造成的损伤的,研究人员还没搞清楚,或许这和隧道纳米管有关。

  为了研究Rhes的作用,研究人员在亨廷顿病纹状体细胞中转入了绿色荧光蛋白标记的Rhes。转染很成功,但意外的是,被成功转染的细胞周围,那些未被转染的细胞中,也出现了带有绿色荧光斑点。

  蛋白质这样的大分子,在细胞间迁移可不简单。为了搞清Rhes是怎么迁移的,研究人员又在显微镜下对这些细胞进行了观察。研究人员发现,转入了Rhes后,这些细胞发出了许多丝状的凸起,有些一直延伸到邻近的细胞。这正是细胞间的隧道纳米管!

  进一步的研究显示,Rhes中的SUMO E3样域促进了隧道纳米管的生成,但只有完整的Rhes才能通过隧道纳米管迁移。

  这些纳米管连到邻近的细胞后,向受体细胞传递了带有Rhes的囊泡,随后又断开了连接。研究人员把这一现象形象化的称为“亲了就跑(kiss and run)”。

  果然如研究人员所料,这些亨廷顿病的罪魁祸首,可以在隧道纳米管传播中与Rhes一起传播。不过正常不致病的HTT,却并不会通过纳米管。

  进一步研究发现,导致Machado–Joseph病的Ataxin-3 蛋白也能通过隧道纳米管迁移。而没发现tau蛋白沿纳米管传播的迹象。

  不过试验用的是正常的tau蛋白。考虑到正常的HTT不会沿纳米管传播,而致病的mHTT却能通过纳米管,突变致病的tau或许是能通过纳米管传播的。特别是有研究显示抑制Rhes能减少突变tau蛋白导致的脑萎缩和行为异常[7]。

  论文通讯作者Subramaniam表示:“Rhes蛋白给自己铺了条路,这让我们感到惊讶。特别是这条路不仅仅是给它自己用的,一旦道路建成,许多东西都可以由此运输。”

  接下来,Subramaniam的团队计划进一步研究参与隧道纳米管形成的蛋白质,以及致病蛋白能否通过隧道纳米管传播。

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