在真核細(xì)胞中，分泌型的脂類和蛋白質(zhì)從高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（trans-Golgi network；TGN）逐步移向質(zhì)膜，這一過程受到載體囊泡（carrier vesicle）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格控制。
形成過程
這種囊泡如何形成的問題尚未得到明確解答。然而，Klaus Pfizenmaier及其同事的研究為我們提供了更深入的理解：蛋白激酶D（protein kinase D；PKD）和磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol,PI）4-激酶IIIβ（PI4KIIIβ）相互作用并促進(jìn)了這一過程的發(fā)生。
蛋白激酶D同工型
人體內(nèi)的蛋白激酶D同工型包括PKD1、PKD2和PKD3。已知其中至少有兩種，即PKD1和PKD2，在TGN膜上形成載體囊泡的過程中發(fā)揮重要作用。盡管具體過程尚不清楚，但已知磷酸化的膜組分PI(4)P是由PI4K酶催化的產(chǎn)物，它也參與調(diào)節(jié)這一過程。因此，Pfizenmaier等人研究了在從TGN到質(zhì)膜的囊泡運(yùn)輸過程中，PKD蛋白和PI4K之間的相互關(guān)系。
PI4K酶
在哺乳動物細(xì)胞中，有許多種PI4K酶，其中PI4KIII是一種與酵母的PI4K酶——Pik1同源的蛋白激酶。由于先前已知Pik1在酵母的“高爾基體-細(xì)胞表面”運(yùn)輸途徑中發(fā)揮作用，因此作者也在哺乳動物細(xì)胞中研究了這種蛋白質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)三種PKD同工型和PI4KIIIβ共同定位在高爾基體復(fù)合物中；體外實驗證明，PKD同工型（特別是PKD1和PKD2）能夠促進(jìn)PI4KIII的磷酸化。PKD1和PKD2能識別PI4KIIIβ的磷酸化位點Ser294，該位點在酵母Pik1中具有保守性。利用針對磷酸化位點的抗體，作者證明了PKD介導(dǎo)的PI4KIIIβ磷酸化過程在體內(nèi)同樣發(fā)生。
相互作用
然而，Ser294的磷酸化對PI4KIIIβ的功能有何影響呢？磷酸化位點的突變（S294A）導(dǎo)致PI4KIIIβ的脂激酶活性降低約60%。此外，與激酶失活的PKD突變體的顯性失活效應(yīng)一致的是，過量表達(dá)激酶死亡PKD1（kinase-dead PKD1）降低了PI4KIIIβ的脂激酶活性。同時，突變也降低了熒光標(biāo)記的分泌型蛋白質(zhì)從TGN到細(xì)胞表面的運(yùn)輸效率。另一方面，PI4KIII的過量表達(dá)增加了標(biāo)記蛋白到達(dá)細(xì)胞表面的數(shù)量。綜上所述，這些結(jié)果表明蛋白激酶和脂激酶對于分泌型蛋白運(yùn)輸過程都至關(guān)重要。因此，作者提出，PKD在TGN的作用就像一個“瓶頸”，通過促使參與載體囊泡形成的蛋白質(zhì)磷酸化，來控制分泌型分子的運(yùn)輸。PI4KIIIβ就是這些底物之一，通過PKD介導(dǎo)的磷酸化增強(qiáng)其脂激酶活性。這一過程隨后增加了TGN膜上的PI(4)P含量。因為PI(4)P含量和膜結(jié)合的ADP-核糖基化因子（ADP-ribosylation factor；ARF）被認(rèn)定為介導(dǎo)載體囊泡形成的關(guān)鍵成員。未來的研究挑戰(zhàn)將是闡明載體囊泡形成的精確機(jī)制。
高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
高爾基體通常分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜之間，呈現(xiàn)弓形或半球形，凸出的一面朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被稱為形成面或順面。凹陷的一面面向質(zhì)膜，稱為成熟面或反面。高爾基體反面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（trans Golgi network，TGN），由反面一側(cè)的囊泡和網(wǎng)管構(gòu)成，是高爾基體的出口區(qū)，負(fù)責(zé)參與蛋白質(zhì)的分類與包裝，最終輸出。
參考資料 >
甲狀腺激素分泌過程圖解.有來醫(yī)生網(wǎng).2024-11-28