论文部分内容阅读
细胞发生凋亡后迅速被吞噬清除,这一过程防止了组织损伤和炎症发生,具有非常重要的生理学意义。凋亡细胞的清除包括吞噬和降解两个阶段。在秀丽线虫中,有两条部分冗余的遗传学通路调控凋亡细胞的吞噬过程。在第一条通路中,CED.2/5/12可激活小GTP酶CED-10,引起吞噬所必需的细胞骨架重构。在另一条通路中,吞噬受体CED-1通过类转甲状腺素蛋白TTR-52和ABC转运蛋白CED-7的协助来识别凋亡细胞,接头蛋白CED-6可能与CED-1相互作用并将吞噬信号传递给下游的效应分子,例如GTP酶DYN-1/dynamin,启动吞噬体的成熟过程。吞噬体依次与早期胞内体、晚期胞内体融合,在此过程中逐渐成熟,最终与溶酶体融合形成吞噬溶酶体并被降解。
吞噬受体CED-1在识别凋亡细胞并启动吞噬后,与吞噬体一起进入细胞内部,此后被回收至细胞膜上。但是,CED-1在吞噬体和细胞膜之间循环的分子机制尚不得而知。此外,在CED-1介导的凋亡细胞清除过程中,吞噬信号如何引起细胞骨架的改变并启动吞噬体的成熟过程也知之甚少。在本研究中,我们发现retromer复合物介导CED-1从吞噬体到吞噬细胞膜的回收,而clathrin-AP-2复合物在CED-1起始的吞噬信号通路中介导细胞骨架的重构,并启动吞噬体的成熟过程。
Retromer复合物是一种细胞内蛋白分选的多亚基复合物,参与跨膜受体从胞内体到高尔基体的逆向转运过程。本研究发现,Retromer功能缺失后,凋亡细胞由于得不到及时清除而累积。遗传学和细胞生物学研究表明retromer在CED-1/6/7信号通路中发挥作用,介导CED-1从吞噬体到吞噬细胞膜的回收过程。在retromer突变体中,CED-1与溶酶体的共定位增多且其蛋白水平显著降低,这是因为CED-1得不到回收而被运送到溶酶体降解。Retromer在吞噬细胞中发挥作用并被招募到吞噬体的表面,其组分可直接与CED-1相互作用。CED-1的过表达可以回复retromer突变体中凋亡细胞增多的表型,表明 retromer突变体中凋亡细胞的增多是由于CED-1的缺乏造成的。我们的工作揭示了retromer复合物参与凋亡细胞清除这一新功能,并发现了吞噬受体的一种新的调控机制。
网格蛋白clathrin和衔接蛋白AP-2复合物是网格蛋白介导的内吞过程(CME)的关键组分,CME参与胞外物质到细胞内的摄取过程。在线虫中,我们发现网格蛋白重链CHC-1的功能缺失和AP-2亚基的缺失会引起生殖腺凋亡细胞显著增多。电镜分析表明这是由凋亡细胞的吞噬及吞噬体成熟过程两方面的障碍而引起。CHC-1和AP-2的组分一方面可以与CED-1和/或CED-6相互作用,介导吞噬过程中肌动蛋白骨架的重构。另一方面,CHC-1和AP-2又与LST-4和DYN-1形成复合物并促进LST-4和DYN-1到吞噬体上的招募,从而启动吞噬体的成熟过程。因此,CHC-1和AP-2在CED-1介导的凋亡细胞吞噬过程和吞噬体成熟过程之间提供了一个分子桥梁。
综上所述,本论文发现了两个参与CED-1介导的凋亡细胞清除过程的重要因子,retromer和clathrin-AP-2复合物。由于目前发现的很多参与凋亡细胞清除过程的调控因子都是进化上保守的,因此对这些因子的研究也有助于我们对哺乳动物中凋亡细胞清除过程的认识。