删除或更新信息，请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

细胞内吞循环运输通路及其分子调控机制

本站小编 Free考研考试/2022-01-01
林珑, 史岸冰1. 华中科技大学,同济医学院,基础医学院,生物化学与分子生物学系,武汉 430030
2. 华中科技大学,脑研究所,武汉 430030
3. 华中科技大学,同济医学院,教育部神经疾病重点实验室,武汉 430030

Endocytic recycling pathways and the regulatory mechanisms

Long Lin, Anbing Shi1. Department of Biochemistry and Molecular Biology, School of Basic Medicine, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China
2. Institute for Brain Research, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China
3. Key Laboratory of Neurological Disease of National Education Ministry, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China

责任编辑: 苗龙
收稿日期:2019-05-6修回日期:2019-06-3网络出版日期:2019-06-20
基金资助: 国家****科学基金项目资助.31825017


Received:2019-05-6Revised:2019-06-3Online:2019-06-20
Fund supported: Supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars.31825017

作者简介 About authors

林珑,博士,副教授,研究方向：细胞内物质运输调控E-mail:longlin@hust.edu.cn。




摘要
内吞运输对于细胞与外界的物质信息交流至关重要,其过程涉及对胞外大分子、膜磷脂、膜蛋白内吞及分选的精细调控。在内吞运输系统中,循环运输通路负责将膜蛋白和磷脂等送回质膜,维持质膜组成的稳定,保障多种细胞生物学过程的正常进行,如营养吸收、细胞极性形成、细胞迁移、细胞分裂、突触可塑性、免疫应答、生长因子受体调控等。真核细胞中存在两大类循环运输通路,分别是网格蛋白依赖内吞货物蛋白的循环运输(CDE货物循环)和非网格蛋白依赖内吞货物蛋白的循环运输(CIE货物循环)。在体内具有重要生理功能的转铁蛋白受体TfR和低密度脂蛋白受体LDLR是CDE循环的代表性货物膜蛋白。近年,受CIE货物循环调控的重功能膜蛋白被逐步发现,如IL2 受体α-亚基、主要组织相容性复合体MHC ClassⅠ、葡萄糖转运因子GLUT4等。因而,对CIE货物循环调控机制的研究越来越受到学界关注,相关研究既有重要的细胞生物学理论意义,也能为诸如Ⅱ型糖尿病和癌症等重大疾病的诊疗策略提供科学依据和潜在治疗线索。相较于CDE货物循环,学界对CIE货物循环的研究开展较晚,对其调控机制的了解也较少。为此,本文在介绍内吞循环运输通路类型及其特点的基础上,着重关注CIE循环运输调控的分子基础,对CIE货物循环研究领域的新进展、新研究体系进行了归纳和说明。
关键词： 内吞循环运输;网格蛋白依赖性内吞;非网格蛋白依赖性内吞;循环内体;Rab蛋白;Arf蛋白;磷酸肌醇;微丝;秀丽隐杆线虫

Abstract
Endocytic transport is imperative for the exchange of information between cells and the external environment. Specifically, the process of endocytic transport comprises precise regulation of uptake and sorting of extracellular macromolecules, phospholipids, and membrane proteins. In the endocytic transport system, the recycling pathways are responsible for delivering membrane proteins and phospholipids back to the plasma membrane. Thus, endocytic recycling plays critical roles in various biological processes, including nutrient absorption, cell polarity establishment, cell migration, cell division, synaptic plasticity, immune response, and growth factor receptor regulation. There are two essential types of recycling pathways in eukaryotic cells, recycling of clathrin-dependent endocytic cargos (CDE recycling) and recycling of clathrin-independent endocytic cargos (CIE recycling). The transferrin receptor TfR and the low-density lipoprotein receptor LDLR, which have essential physiological roles in vivo, are representative membrane proteins of the CDE recycling transport. In recent years, various membrane proteins governed by CIE recycling transport have been identified, including IL2 receptor α-subunit, major histocompatibility complex MHC Class I, and glucose transporter GLUT4. Therefore, the investigation of the regulatory mechanisms of CIE recycling has drawn notable attention in the field. Moreover, CIE recycling research presents fundamental significance in cell biology, which also provides scientific evidence and potential therapeutic clues for the diagnosis and treatment strategies of diseases such as type Ⅱ diabetes and cancer. Compared with the CDE recycling, the study on CIE recycling started later, and there is much to be learned of its regulatory mechanisms. To this end, this review summarizes the features of endocytic recycling pathways, focuses on the molecular basis of CIE recycling regulation and elaborates on the latest progress and newly developed research model systems in the field of CIE recycling.
Keywords：endocytic recycling;clathrin-dependent endocytosis;clathrin-independent endocytosis;recycling endosome;Rab;Arf;phosphoinositide;F-actin;Caenorhabditis elegans


PDF (678KB)元数据多维度评价相关文章导出EndNote|Ris|Bibtex收藏本文
本文引用格式
林珑, 史岸冰. 细胞内吞循环运输通路及其分子调控机制[J]. 遗传, 2019, 41(6): 451-468 doi:10.16288/j.yczz.19-124
Long Lin, Anbing Shi. Endocytic recycling pathways and the regulatory mechanisms[J]. Hereditas(Beijing), 2019, 41(6): 451-468 doi:10.16288/j.yczz.19-124


细胞外大分子、配体/受体复合物、功能膜蛋白(如通道蛋白、细胞黏连蛋白)和膜脂等通过内吞作用(endocytosis)内化进入细胞,随后在胞内的囊泡状或管状膜性内体结构(endosome)中进行一系列分选(endosomal sorting)和定向运输[1]。内吞进入细胞的大分子经过分选后,一部分经由内吞循环运输(endocytic recycling)回到质膜,一部分通过逆向运输(retrograde transport)被运送到高尔基体,还有一部分经由晚期内体(late endosome)送到溶酶体进行降解[2]。在极性细胞中,分选后的货物大分子还可以通过穿胞运输(transcytosis)被运送到对侧的质膜和胞外区域,这对上皮细胞、内皮细胞和血脑屏障的转运具有重要的生理意义[3]。对于功能膜蛋白和膜脂,内吞的持续发生会导致其细胞膜丰度降低,需要通过循环运输将内吞的大部分大分子送回质膜进行物质补偿,以再次利用。内吞和循环的平衡维持了质膜物质组成的稳定,保障多种细胞过程的正常进行,例如营养摄取、细胞粘附和连接形成、细胞迁移、胞质分裂、细胞极性和信号转导等。已知的维持血清葡萄糖水平的葡萄糖转运蛋白、控制胃酸分泌的质子泵或控制细胞稳态的钠通道[4]、调节细胞-细胞与细胞-基质相互作用的整合素和粘附分子[5]、参与信号转导的G-蛋白偶联受体[6]和受体酪氨酸激酶[7]等都需要通过内吞循环运输的调控来适应细胞内外环境的变化,以正确发挥功能。经测算,细胞每小时内吞的物质总量大约为细胞表面物质的1~5倍[8],因此循环运输必然以快速、稳定的节奏运行,且受到精细的调控,以维持质膜组成稳态。

细胞的内吞方式主要分为网格蛋白依赖性内吞和非网格蛋白依赖性内吞两大类[9,10]。在网格蛋白依赖性内吞(clathrin-dependent endocytosis, CDE)中,货物分子的胞质端蛋白结构域被配体蛋白(adaptor protein)特异性识别,在众多辅助蛋白(accessory protein)的协同作用下,底物分子最终包装进入配体蛋白和网格蛋白包被的内吞小泡中。转铁蛋白受体(transferrin receptor, TfR)和低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor, LDLR)是代表性的CDE货物膜蛋白。网格蛋白内吞小泡的形成除了需要许多辅助蛋白,还需要微丝(F-actin)和发动蛋白(Dynamin)协同完成后续的膜泡缢裂[9,10]。与CDE不同,非网格蛋白依赖性内吞(clathrin-independent endocytosis, CIE)是多种不依赖网格蛋白内吞途径的总称,例如Dynamin依赖内吞和ARF6依赖内吞。虽然学界对CIE的了解很少,但CIE越来越受到细胞生物学家的关注。无论货物分子内吞进入细胞的方式如何,通常都运送到早期内体(early endosome)进行分选,但分选的不同决定了后续运输行程的不同(图1)。本文重点关注细胞内吞循环运输通路,特别是CIE货物膜蛋白(如白细胞介素2受体的α链[TAC])经由循环内体(recycling endosome)循环回质膜的调控因子及其分子调控机制;同时,本文也将讨论与循环运输异常相关的一些代表性病理过程。对经由多囊泡体(multivesicular bodies)和晚期内体转运至溶酶体的降解通路以及内体和高尔基体之间的逆向运输,推荐参考相关的专业综述[11,12]。

图1

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图1内吞运输的方式及循环通路

通过不同内吞方式进入细胞的货物可以通过循环内体返回质膜,或者通过逆向运输运送到高尔基体,或通过晚期内体送至溶酶体降解。hTAC：CIE循环货物膜蛋白;hTfR：CDE循环货物膜蛋白;MIG-14：逆向运输货物膜蛋白。
Fig. 1Endocytic transports and recycling pathways



1 网格蛋白依赖性内吞

在不同类型的内吞方式中,对CDE的研究开展较早,其分子调控机制也相对比较清楚。CDE经由网格蛋白有被小窝(clathrin-coated pit, CCP)和网格蛋白有被小泡(clathrin-coated vesicle, CCV)的形成得以发生。早期的研究发现CDE介导了低密度脂蛋白和转铁蛋白的摄取[13,14],二者分别与质膜上相应的LDLR和TfR结合,随后被细胞识别并内吞,这些受体在本文统称为货物膜蛋白。单个网格蛋白由三条重链和三条轻链形成三曲臂结构(triskelion),众多网格蛋白相互重叠覆盖形成多面笼状结构。网格蛋白并不直接与膜或跨膜蛋白结合,而是与各种配体蛋白/蛋白复合物(adaptor)结合。配体蛋白通常与跨膜蛋白胞内域的短肽结合,有的与质膜上丰富的磷酸肌醇PI(4,5)P2结合,还有一些配体蛋白可以与泛素结合[15]。AP2复合物是质膜上参与CDE通路主要的配体,一般以异四聚体形式存在：μ2-adaptin、β-adaptin、α-adaptin和σ-adaptin。adaptins结合的货物分子在胞质区的蛋白质识别序列一般为(D/E) XXXL (L/I/M),也即异亮氨酸拉链结构。AP2复合物一边连接质膜双分子层及货物分子,一边连接网格蛋白外壳,在货物识别中发挥重要作用[16]。除AP2复合物之外,还有其他类型的配体蛋白,被统称为CLASPs (clathrin-associated sorting proteins)[17]。如在线虫(Caenorhabditis elegans)中发现的DAB-1,其蛋白序列中的PTB结构域介导了与货物蛋白和膜磷酸肌醇的结合,dab-1突变导致卵黄蛋白受体RME-2内吞受损[18]。

CDE过程分为多个连续的阶段：CCP起始形成、货物分选、CCP成长和成熟、CCP缢裂和CCV释放、CCV网格蛋白衣被脱落。具体而言,CCP装配形成由AP2复合物引发,富含磷酸肌醇PI(4,5)P2的质膜募集AP2复合物上膜[19],AP2复合物随之迅速招募网格蛋白[20],其他辅助蛋白分子(如FCHo、EPS15)在CDE起始和稳定新生CCP中发挥功能[21]。虽然体外实验已经证明网格蛋白可自发组装成封闭的笼状结构[22],但细胞中需要招募其他功能蛋白到新生CCP以促使质膜出芽。例如,蛋白构型呈弧形的BAR (Bin-Amphiphysin-Rvs)结构域蛋白可以促进膜弯曲形变,是CCP发展所必需的调控因子[23]。随着CCP的生成,AP2复合物和其他货物特异性配体蛋白在细胞质膜上协同招募和浓缩货物。与此同时,网格蛋白的聚合进一步稳定CCP的内陷形态,促进CCV的成熟[24]。成熟的CCV从质膜上缢裂和释放依赖于发动蛋白Dynamin[25]。Dynamin通过脯氨酸富含结构域(PRD)与endophilin和sorting nexin 9 (SNX9)的SRC同源3 (SH3)结构域相互作用,进而被招募到CCP上。endophilin和SNX9属于BAR结构域蛋白,Dynamin属于GTP酶蛋白。Dynamin在深度凹陷的CCV与质膜相连处环绕组装成颈环状结构,通过GTP水解将化学能转化为机械能驱动膜缢裂[25]。最终,在CCV与质膜分离后,网格蛋白衣被脱落需要ATP酶、热休克同源基因70(Hsc70)及其辅助因子auxilin的共同作用[26]。

2 非网格蛋白依赖性内吞

近年的研究发现一些营养受体、信号传导受体、细胞粘附蛋白以及调节膜转运蛋白的细胞内化过程不同于常规的CDE内吞,而是经由CIE介导。正如其名,CIE内吞小泡没有明显的网格蛋白外壳包被。CIE是多种不依赖网格蛋白内吞途径的总称,目前比较明确的几种途径如下：(1) Dynamin和RhoA依赖性途径,在白细胞介素2受体胞吞作用中起作用[27]。最近的研究结果显示此途径还主导许多其他细胞因子受体及其成分的摄取[28];(2)不依赖Dynamin的途径,涉及Rho家族小G蛋白RAC1和CDC42。此途径与依赖微丝(F-actin)的非网格蛋白依赖性运送载体(CLIC)的形成有关[29]。因其内吞小泡融合形成富含磷酸肌醇的早期内体(GEEC)[30],故此途径被称为CLIC/GEEC通路;(3)Arf家族小G蛋白ARF6依赖性途径。该途径主导了组织相容性抗原I的摄取和循环[31]。ARF6激活磷酸肌醇激酶PI5K以产生重要的质膜磷酸肌醇PI(4,5) P2,进而促进F-actin组装以驱动内吞作用[32]。在线虫中,小G蛋白RAB-10可以通过募集CNT-1 (ARF-6/ARF6的GTP酶激活蛋白GAP)使ARF-6失活,进而降低分选内体(sorting endosome)上PI(4,5) P2的水平,维持后续CIE货物膜蛋白循环的正常进行[33]。

迄今为止,学界对CIE的研究和了解仍较为缺乏,CIE通路对细胞内吞的贡献程度和在细胞中的功能作用仍待进一步厘清。一些研究表明CIE是细胞大量摄取大分子的主要途径[34],但也有研究认为CDE主要承担了细胞的摄取任务[35]。上述不同的研究结果可能与不同的研究体系或不同的细胞生理状态有关。研究发现,相比于CDE通路,CIE通路可以作为感受器感受细胞所处的内外部环境,更精细地调控细胞膜蛋白的局部和整体构成。例如,表皮生长因子受体EGFR的内吞作用在同一细胞中既可以通过CDE通路也可以通过CIE通路,CDE构建EGFR信号通路最初需要的信号平台,而当处于高剂量EGF环境中,则CIE通路开始发挥作用,介导EGFR的降解[36]。

3 内吞循环运输的重要调控因子：Rab小G蛋白

内吞运输过程受一系列Rab家族小G蛋白(Rab small GTPase)调控,在囊泡运动和囊泡栓系中发挥关键作用。Rab家族小G蛋白是高度保守的小型单体GTP酶,也是Ras小G蛋白超家族中最大的亚家族。Rab通过向特定的膜室(membrane compartment)表面募集其特异的效应因子(effector)来调控内膜系统的结构和功能[37]。类似其他Ras超家族小G蛋白的活性调控方式,Rab作为“分子开关”在GDP和GTP结合态之间循环。Rab自身具有较低的核苷酸交换和水解速率,需要其他蛋白因子来协助调节GTP-GDP循环,其中鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)和GTP酶激活蛋白(GAPs)分别催化GDP到GTP的交换和GTP的水解反应[38]。Rab的效应因子通过选择性结合Rab (GTP)活性形式,形成功能性的分子集合体,可以作为内膜区室的标志物参与调控囊泡形成、靶向定位和融合[37]。这种以Rab为中心的蛋白复合物的GTP-GDP结合态往复转换在空间和时间上受到精细调节,以实现内膜识别的动态性和货物运输的多样性[39],因而Rab活性在时空上的精确调节对细胞内吞运输至关重要。

3.1 RAB-5/RAB5 (线虫/哺乳动物细胞蛋白同源物)与早期内体

RAB5是细胞早期内吞运输的主要调控因子,并被认为是早期内体的典型标志物[40]。RAB5结合GTP时,处于活性态,继而招募一系列效应因子到早期内体上[41]。RAB5在内吞运输通路中的关键作用之一是促进膜融合,包括新生的内吞囊泡与早期内体的融合,以及早期内体的相互融合(同型内体融合)。与Rab家族的其他成员一样,RAB5活性受使其激活的鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)和使其失活的GTP酶激活蛋白(GAPs)控制,RAB5的GEF一般含有酵母Vps9结构域[42]。在秀丽线虫中,RAB-5对线虫的存活和卵黄蛋白YP170::GFP的内吞至关重要。TBC-2是线虫中已知的唯一RAB-5-GAP蛋白(图2),而有三种基因编码含有经典Vps9结构域的RAB-5-GEF蛋白[43],其中两个(RME-6和RABX-5)的功能是部分冗余的,敲除RME-6和RABX-5中的任何一个均不致死,而且不能导致所有的RAB-5从早期内体膜上解离。只有同时敲除RME-6和RABX-5才会导致线虫胚胎和幼虫致死,并致使早期内体膜上几乎所有RAB-5明显解离[44]。RME-6与网格蛋白的配体蛋白APA-2结合,主要定位于网格蛋白有被小窝处并在内吞小泡上激活RAB-5[44]。与RME-6不同,RABX-5在早期内体上激活RAB-5,促进早期内体同型融合、早期内体向晚期内体的降解转运以及内吞循环运输过程[45]。沿着降解通路,RAB-5标记的早期内体成熟并转化为RAB-7标记的晚期内体,这一转化需要SAND-1及其相关蛋白协作将早期内体上的RABX-5移除[46]。近期针对线虫中的另外一个Vps9结构域蛋白RIN-1的研究发现,RIN-1作为Rac的效应因子参与调节神经细胞迁移和轴突定向发育[47]。

图2

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图2CIE货物膜蛋白的循环运输分子调控

活性态RAB-5(GTP)招募效应因子LET-413以促进DENN-4/GEF对RAB-10的激活,而活性态RAB-10(GTP)可以通过其效应因子TBC-2/GAP关闭上游RAB-5活性。RAB-10 (GTP)招募效应因子CNT-1/Arf-GAP对ARF-6活性进行负调控,下调内体上PI(4,5)P2水平。RAB-10的另外一个效应因子EHBP-1调控循环内体上微丝(F-actin)的成束捆绑,同时定位于循环内体的PTRN-1促进微丝的聚合,共同促进循环内体的膜出芽。ARF-6结合蛋白SAC-1以负反馈方式对ARF-6活性进行抑制以维持内体上PI(4,5)P2稳态。RME-1在RAB-10下游发挥功能,结合循环内体中的磷酸肌醇PI(4,5)P2,参与管状膜运输结构塑形。定位于循环内体的SNAREs和exocyst复合体进一步介导膜融合。黄色标示蛋白因子的早期内体定位,绿色标示蛋白因子的循环内体定位。
Fig. 2Regulation of recycling transport of clathrin-independent cargos



针对RAB-5/RAB5效应因子的研究显示,线虫中作用于融合过程的RAB-5效应因子包括RABS-5 (Rabenosyn5)、RABS-5结合蛋白VPS-45和VPS-34。VPS34是PI3K磷酸肌醇激酶,负责在早期内体上生成磷酸肌醇PI(3)P。在其他动物体系中的研究发现VPS34能够与Beclin (线虫BEC-1)和P150(线虫VPS-15)形成复合物[48]。很多早期内体外周膜蛋白都依赖与PI(3)P的结合得以募集到早期内体上发挥功能效应,例如影响同型内体融合或是促进后续循环和降解过程[49]。脂质磷酸酶MTM-6和MTM-9的底物是PI(3)P,mtm-6或mtm-9突变均会导致线虫PI(3)P标记物2xFYVE::GFP的胞质弥散分布和腔细胞内吞缺陷[50,51]。vps-34突变致死表型可以被针对MTM-6的RNA干扰缓解,提示VPS-34和MTM-6可能在同一通路中行使相反的功能[52]。

3.2 RAB-10/RAB10与循环内体

基因组序列分析显示线虫基因组编码31个Rab和类Rab基因,其中RAB-10/RAB10是重要的循环运输调控因子[53,54]。rab-10突变肠细胞中有大量空泡累积,其大小足以在解剖显微镜水平观察[53]。这些空泡是基底侧分选内体累积并互相融合所致,空泡腔中积聚了来自体腔的液态内吞物,例如肌肉细胞分泌的GFP和显微注射到体腔中的BSA。此外,这些空泡被内体标记物RAB-5和ARF-6所标记,并累积高水平的CIE循环货物膜蛋白hTAC::GFP[53,55],RAB-5标记的早期内体也在rab-10突变肠细胞中积累[53]。RAB-10遗传学功能位置位于循环调控因子Eps15同源结构域蛋白(Eps15 homology domain protein) RME-1/EHD1的上游,RAB-10缺失会导致RME-1标记的基底侧循环内体的数量大大减少,并且失去其正常的管状形态,呈现点状分布[54]。RAB-10与早期内体标志物RAB-5部分共定位,且似乎与RME-1标记的管状循环内体相邻。线虫肠细胞中这些RAB-10阳性内体可能相当于常见的循环内体,它们也是RAB10在MDCK细胞中的主要定位区室[56]。循环内体是一种货物分子回收膜区室,用于接收和分选来自基底侧和顶膜侧的货物分子,是极性上皮细胞的一种特化细胞器。线虫中的研究结果表明RAB-10在基底侧早期内体至循环内体运输的连接处发挥调控功能。rab-10突变并不影响高尔基体、晚期内体或顶膜侧循环内体的形态或功能,表明RAB-10在基底侧循环运输过程中具有重要功能[53,54]。针对RAB-10功能机制的研究显示RAB-10可以通过其效应因子EHBP-1对囊泡上的微丝成束进行调控,从而促进循环内体的膜出芽[54,57](图 2)。此外,RAB-10可以募集其效应因子CNT-1/ARF-GAP至循环内体,CNT-1催化ARF-6失活从而降低膜上ARF-6效应因子PI5K丰度,进一步大幅度降低循环内体膜上PI(4,5)P2水平,以维持循环内体的正常功能[33](图2)。

线虫RAB-10功能研究起始于极性肠细胞,后续研究发现RAB-10在神经元突触后谷氨酸受体(AMPAR)亚基GLR-1的循环和神经肽的分泌中也起作用,但对非极性体细胞和卵母细胞的内吞没有显著影响[53,58]。考虑到RAB-10在线虫几乎所有的组织中表达,这一结果令人困惑。进一步分析显示RAB-10在非极性细胞的囊泡运输中也发挥作用,但与其旁系同源物RAB-8的功能冗余[54]。RAB-10和RAB-8是酵母中参与分泌运输的Rab蛋白Sec4p的同源物,已知RAB8在哺乳动物细胞中参与分泌运输,这一过程可能使用了循环内体作为中介[59]。线虫的rab-10和rab-8单突变体能够存活并可育,但同时缺失RAB-10和RAB-8的虫体大多只能发育到幼虫阶段,而少量存活的成年线虫不育。这种不育性可能是由于生殖细胞分泌阻断所致,表现为跨膜蛋白SNB-1滞留在rab-10和rab-8双突变体卵细胞内的分泌囊泡。而幼虫发育停滞表型可能由于其他细胞类型的分泌缺陷或循环阻滞所致。这些结果共同表明,Rab功能的冗余性可能随细胞类型的不同而相异。

RAB10的循环调控功能在哺乳动物细胞中高度保守。研究发现RAB10在MDCK细胞的基底侧循环内体膜上高度富集并且调节极性上皮细胞中的基底侧循环运输[60]。在哺乳动物脂肪细胞中,RAB10在胰岛素激活的葡萄糖转运蛋白GLUT4的循环中起作用[61]。RAB10的效应因子CH (calponin homology)结构域蛋白EHBP1在脂肪细胞的GLUT4循环中也发挥调控功能,且功能过程与线虫RME-1同源物EHD1和EHD2相关[62,63]。与线虫肠细胞类似,在极性MDCK细胞中,RAB8和RAB10同时敲除比单独敲除RAB8或RAB10产生的分泌缺陷表型严重,暗示RAB8和RAB10在胞吐运输中的功能是冗余的,可能是共享了部分效应因子[64]。

3.3 循环通路中的内体转化：RAB-5-to-RAB- 10级联

在内体转化过程中,一个重要的概念是内体区室的属性改变,从而高效介导膜运输。内体转化在机制上涉及Rab级联反应(Rab cascade)[65],上游的Rab (如RAB5)招募下游Rab (如RAB7)的GEF,被GEF激活的下游Rab上膜后反过来招募上游Rab的GAP,从而关闭上游Rab活性。以此方式,Rab级联能够转变膜上分子构成进而转化内体属性和功能(如RAB5标记的早期内体转化为RAB7标记的晚期内体)。

近期,在线虫肠细胞和HeLa细胞中的研究显示LET-413/ERBIN作为RAB-5/RAB5效应因子行使功能,在激活下游RAB-10/RAB10过程中起关键作用[66]。在rab-5(RNAi)动物中,LET-413标记的管状膜结构数量显著降低,且LET-413和RAB-10之间的共定位水平下降。当LET-413缺失时,RAB-10显示出明显的细胞质弥散分布。进一步的研究发现LET-413显著增加RAB-10-GEF蛋白DENN-4与RAB-10的亲和性。DENN-4独自不能促使RAB-10 (GDP)完成GDP的释放,而当LET-413同时存在时,RAB-10携载的GDP被大量释放,表明LET-413与DENN-4协同促进RAB-10激活。该研究表明LET- 413作为RAB-5的效应因子,与RAB-10的GEF蛋白DENN-4一起调控内吞循环过程中RAB-5-to-RAB- 10级联,促进早期内体向循环内体的转化(图2)。

4 内吞循环运输的其他重要调节因子

4.1 膜塑形蛋白RME-1/EHD1

除了Rab家族小G蛋白外,在不同模式系统中的研究还发现多种其他类型的循环特异性调节因子,如Eps15同源结构域蛋白RME-1/EHD1[67]。在rme-1突变线虫的多种细胞类型中存在循环缺陷,包括卵黄蛋白受体循环受损导致的卵细胞对卵黄蛋白的摄取减少,腔细胞对液态标记物摄取减少以及肠细胞中巨大循环内体液泡累积。线虫肠细胞中累积的巨大循环内体是基底侧循环运输障碍的标志性表型。这些液泡能够被ARF-6标记,但不被RAB-5标记,其中积聚了基底侧循环货物膜蛋白,表明RME-1参与调节循环路径的晚期步骤。与此类似,在MDCK细胞或HepG2细胞中通过药理学手段阻断循环运输会催生巨大内体液泡[68]。与线虫中的研究结果一致,哺乳动物中的研究也证明了EHD1在循环过程中特异性参与调控膜蛋白从循环内体回到质膜的步骤[69]。RME-1家族的所有成员都包含羧基末端EH结构域[67],已知EH结构域与哺乳动物和酵母中的内吞转运相关[70]。RME-1同源物和其他包含EH结构域的蛋白通过EH结构域与靶蛋白的天冬酰胺-脯氨酸-苯丙氨酸(NPF)基序特异性结合[71]。在哺乳动物中,EHD1通过EH-NPF相互作用与Syndapin形成蛋白复合物,这对于循环内体的功能至关重要[72]。多囊泡体上调控降解的蛋白ALX-1/ ALIX也通过NPF基序介导与RME-1-EH的互作,促进了基底侧货物膜蛋白的循环转运[73]。

RME-1/EHD1具有ATP酶活性,与ATP结合后能够同源寡聚化并行使功能[74]。与EHD1一样,脊椎动物中EHD1的旁系同源物EHD2、EHD3和EHD4也在内吞运输中起作用,只是涉及的路径和步骤不同[62,75]。对EHD2的结构分析显示,EHD2中心部位的ATP结合域“G-domain”与GTP酶Dynamin的GTP结合域相似[76]。如前所述,发动蛋白Dynamin是一种膜缢裂蛋白,通过收缩囊泡颈致使内吞囊泡与质膜分离[77]。EHD2和Dynamin的相似之处还包括EHD2与ATP类似物结合后在酸性脂质体周围组装成螺旋环的能力[76]。EHD2的ATP酶活性受脂质结合和寡聚化的调控,类似蛋白组装能够活化Dynamin的GAP活性[76]。然而,结构上除了G-domain之外,RME-1/EHD1家族蛋白与Dynamin超家族成员不尽相同。RME-1/EHD1家族蛋白缺乏pleckstrin同源(PH)结构域,EHD2的脂质结合区域是螺旋状的,在二聚后形成独特的剪刀状界面。此外,RME-1/EHD1家族蛋白也缺乏富含脯氨酸的结构域。鉴于RME-1/EHD1家族成员之间的高度相似性(约65%的序列相同)和它们与Dynamin的相似性,RME-1/EHD1家族蛋白可能具有类似Dynamin的特性,在膜缢裂的过程中发挥作用[76]。线虫中的研究发现,CDE和CIE类型循环货物膜蛋白在RME-1缺失的情况下均会积累在内体中,推测RME-1可能介导了循环内体上管状膜结构的缢裂,促进携载膜蛋白的膜泡释放[78](图2)。

4.2 Arf家族小G蛋白ARF-6/ARF6

Arf家族小G蛋白(Arf small GTPase)也是重要的囊泡运输调控因子,主要调节供体膜上的包被蛋白组装,参与囊泡出芽过程。哺乳动物基因组编码5个Arf基因,中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)成分分离实验证明ARF6特异性定位于细胞质膜,且其质膜分布不受Arf活性激活剂鸟苷5°-O-(3-硫代)三磷酸(GTPγS)或Arf活性抑制剂布雷菲德菌素A (Brefeldin A)的影响。不同于ARF6,ARF1、ARF3、ARF4和ARF5主要定位于细胞质,与GTPγS孵育后可以被募集到除质膜外的各种细胞内膜上,布雷菲德菌素A可以阻断这种GTPγS促进的Arf蛋白与膜的结合。ARF6与质膜的稳定结合及其膜定位对GTPγS或布雷菲德菌素A的不敏感性反应了ARF6与其他Arf蛋白之间的明显区别。质膜定位提示其在质膜上具有独特的功能,但实验未能在包括网格蛋白有被小泡的内吞结构上发现内源性ARF6,这一结果似乎与ARF6在成纤维细胞中参与内体包被结构组装的推论不一致[79]。与其他Arf蛋白相比,ARF6与内吞循环调节最为相关。在CHO细胞中,显性失活(dominant negative)突变体ARF6 (T27N)的异位高表达能够有效阻止货物膜蛋白的循环运输[80]。后续研究指出,ARF6特异性参与调控CIE货物膜蛋白的循环运输,此功能效应与PI(4,5)P2代谢密切相关[81]。

ARF6活性由鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)和GTP酶激活蛋白(GAP)控制。人类基因组含15个Arf-GEF的编码基因,其中8个被归类为ARF6-GEF,分属3个家族：cytohesin、EFA6和BRAG[82,83]。不同的ARF6-GEF通过不同的机制激活ARF6以参与各种功能过程[84]。cytohesin家族成员cytohesin1、ARNO和Grp1的调控功能不专属于ARF6[82],而EFA6家族蛋白特异性催化ARF6的核苷酸交换[85]。对BRAG家族成员的研究表明,GEP100的GEF活性对ARF6具有特异性,GEP100在内体上与ARF6部分共定位[86]。

如前所述,ARF6定位于质膜,但可能并不调节CDE内吞,而是对内吞后的货物分选至关重要[81]。具体来说,组成性活化的ARF6突变蛋白能够持续激活磷酸肌醇-4-磷酸5激酶(PIP5K),产生异常高水平的内体PI(4,5)P2,破坏分选和随后的循环转运[87]。在秀丽线虫中,RAB-10可以将CNT-1/ARF-6-GAP募集到内体并关闭ARF-6活性。在RAB-10缺失情况下,PI(4,5)P2水平显着增加,CIE货物蛋白的循环运输受到严重影响[33](图2)。ARF6也参与微丝骨架的调节,显性失活突变体ARF6 (T27N)过表达会抑制一系列肌动蛋白相关过程,包括细胞扩散和伤口愈合[88,89]。ARF6对肌动蛋白的调节作用也可能通过PI(4,5)P2介导,募集肌动蛋白调节因子以影响微丝动态[90]。

4.3 CED-10/RAC小G蛋白

在秀丽线虫中的研究发现,小G蛋白RAC1 (Rac1 small GTPase)同源物CED-10与CED-12/ ELMO、CED-5/DOCK180、CED-2/CrkII协同作用,促进细胞骨架重组,吞噬凋亡细胞[91]。CED-12和CED-5形成CED-10二元GEF,促进CED-10(GDP)转化为活性CED-10(GTP)[92]。CED-2被认为是一种衔接因子,能够与CED-5结合将蛋白复合物与某些凋亡受体如MOM-5/Frizzled或Integrins连接起来[93,94]。此外,哺乳动物细胞中RAC1在内体上能够转化为GTP携载状态,依赖ARF6介导的循环运输将其定位于迁移细胞的前沿[95]。后续研究发现活性态CED-10能够定位在早期内体和循环内体,参与调控上皮肠细胞中的内吞循环运输。对其分子作用机制的研究发现CED-10能够募集Rab-GAP蛋白TBC-2,对早期内体关键调控因子RAB-5活性进行负调控以促进循环运输[96]。

4.4 exocyst复合物

exocyst是一种进化上保守的八聚体复合物,由Sec3、Sec5、Sec6、Sec8、Sec10、Sec15、Exo70以及Exo84组成[97]。exocyst最初被提出在高尔基体分泌/胞吐作用中行使功能,辅助分泌囊泡与质膜结合,参与酵母极性出芽[97]。最近的研究揭示exocyst定位在多种类型内体,与循环内体定位蛋白ARF6、AP1B和RAB11相互作用[98,99,100]。exocyst的功能障碍可能影响了多种胞内运输过程,如非极性细胞中转铁蛋白受体的循环转运,极性细胞中顶膜侧和基底侧的循环运输[101]。近期,线虫中的研究阐述了exocyst调控循环运输的可能分子机制,exocyst亚基SEC-10缺失导致肠细胞基底侧循环运输障碍。进一步的分析发现,SEC-10与RAB-10协同调控内体间互联的膜管结构的形成[102]。

4.5 SNARE复合物

囊泡运输普遍涉及运输囊泡的出芽和融合过程,其中囊泡膜融合由SNAREs复合物介导。SNAREs的命名源于它们最初是作为可溶性N-乙基马来酰 胺-敏感因子附着蛋白(soluble N-ethyl- maleimide- sensitive factor (NSF) attachment proteins, SNAP)的膜受体,即SNAPs蛋白受体(SNAP receptors, SNARE)。SNAREs根据功能分为两大类：定位于运输囊泡供体膜的v-SNAREs和定位于靶膜的t-SNAREs。近年的研究显示,retromer复合体主导的内体至高尔基体的逆向运输需要SNARE复合物的参与[103]。VAMP4 (v-SNARE)和t-SNARE蛋白STX6、STX16、VTI1A组成的SNARE复合物介导了运输囊泡与TGN的融合,这些SNAREs的组装受定位于反式高尔基体(trans Golgi network, TGN)的多亚基拴系复合物GARP (Golgi-associated retrograde protein, tethering complex)的调控[104]。

循环运输途径中,一系列SNARE蛋白也参与其中,如VAMP4、STX6、STX16、VTI1A、VAMP3及STX13等。针对循环运输途径中的SNARE组成及其参与步骤的研究显示,另一种栓系复合物EARP (endosome-associated recycling protein)定位于循环内体,参与促进CDE货物膜蛋白TfR循环回到质膜,且这种调控功能可能与EARP-STX6之间的蛋白质互作密切相关[105]。

5 磷酸肌醇PI(4,5)P2与内吞循环运输

在内吞运输途径中,不同膜区室具有不同水平的磷酸肌醇(phosphatidylinositol phosphate, PIP)。例如PI(4)P主要在高尔基体富集,PI(4,5)P2主要在质膜和循环内体富集,PI(3)P主要在早期内体富集,PI(3,5)P2主要在晚期内体和溶酶体富集。PIP是磷酸肌醇的磷酸化衍生物,在内质网中合成并通过膜转运递送至其他内膜区室[106]。内膜上的PIP水平变化对于货物的定向流动至关重要。经由脂质激酶和磷酸酶催化,肌醇环上不同位点(主要是3、4和5位)的羟基被磷酸化和去磷酸化,PIP在不同种类间相互转化,在不同的区室富集[106]。越来越多的证据表明,膜区室上的膜微域(micro-domain)对膜周蛋白(peripheral protein)的差异性募集是通过蛋白与PIP特异性结合介导,例如内吞过程中的接头蛋白复合物AP2和发动蛋白Dynamin能够选择性地结合质膜中PI(4,5)P2富集区域。许多参与膜运输的膜周蛋白含有不同的磷脂结合结构域(如FYVE结构域、PH结构域、PX结构域、GRAM结构域等)。如前所述,PI(4,5)P2主要在质膜和循环内体末端富集,对参与囊泡运输的很多膜泡形成调控因子、膜融合调控因子、骨架调控因子的膜定位至关重要。例如,循环调控因子RME-1及其哺乳动物同源物EHD1特异性亲和PI(4,5)P2,在循环内体膜上参与管状膜塑形过程[67,69,78]。另一个循环调控因子EHBP-1/EHBP1也特异性结合循环内体上PI(4,5)P2,从而将内体膜与微丝桥连起来,促进内体上膜出芽[54,57]。

循环内体上PI(4,5)P2的水平受ARF-6/ARF6的正调控以及磷酸肌醇磷酸酶SAC-1/Sac1p的负调控(图2)。ARF-6/ARF6招募其效应因子PI(4)P5-kinase,将内体膜上PI(4)P转化为PI(4,5)P2[87]。磷酸肌醇磷酸酶Sac1p在酵母肌动蛋白突变等位基因抑制子的研究中被发现鉴定[107]。Sac1p的SAC结构域具有水解PI(3)P、PI(4)P和PI(3,5)P2的功能特异性[108]。Sac1p/hSAC1定位于内质网和高尔基体,通过COPI和COPII在内质网和高尔基体之间穿梭[109,110]。在线虫肠细胞中,SAC-1/Sac1p参与确保基底侧循环运输的正常进行。在ARF-6缺失情况下,SAC-1的亚细胞分布受到显著影响。进一步分析显示,SAC-1可以结合ARF-6的GEF蛋白BRIS-1,从而与无活性态ARF-6之间产生竞争性抑制,进而负调控ARF-6活性,防止PI(4,5)P2水平异常上调[111]。

6 微丝(F-actin)与内吞循环运输

研究表明,许多不同类型的微丝调节因子参与调节循环运输[57,112,113]。微丝聚合(polymerization)、解聚(depolymerization)和捆绑(bundling)在循环货物分选和管状膜载体生物发生过程中发挥重要作用[57]。异常的微丝解聚会导致循环货物蛋白Tac在ARF6标记的循环内体中累积,表明微丝在ARF6介导的循环运输通路中至关重要[114]。作为循环运输的主要调控因子,ARF6也能够促进微丝结构的组装[114]。

近期,在线虫中的研究发现了一系列循环运输相关的微丝动态调控因子。循环调控小G蛋白RAB-10的效应因子EHBP-1参与介导微丝骨架与循环内体之间的桥连[57]。哺乳动物中,EHBP-1同源物EHBP1能够与EHD1/EHD2结合,参与脂肪细胞中的GLUT4循环运输[63]。线虫EHBP-1因为缺少NPF序列不能与RME-1直接结合。EHBP-1缺失与RAB-10缺失的循环缺陷表型类似,特异性影响CIE货物膜蛋白的循环运输。在生殖细胞中,EHBP-1缺失影响了膜蛋白的分泌运输,类似于RAB-10和RAB-8双突变表型。EHBP-1含有C末端CC结构域,中部CH结构域和N末端类C2结构域。其中,CH结构域与微丝结合,类C2结构域与循环内体上PI(4,5)P2亲和,CC结构域与RAB-10的互作促进了CH结构域与微丝之间的亲和水平。通过上述不同结构域介导的相互作用,EHBP-1将循环内体与微丝骨架桥连以促进循环[54,57](图2)。

微管结合蛋白CAMSAPs/Patronin与微管末端相结合,促进非中心体微管的稳定性[115]。PTRN-1是线虫中唯一的CAMSAPs同源物,广泛表达于包括肠道在内的多种组织[116]。在神经元中,PTRN-1对微管稳定性和神经元轴突再生至为重要[117],PTRN-1缺失导致PLM感觉神经元轴突中的微管动态上调[117]。PTRN-1由N末端CH结构域,中部CC区段和C末端CKK结构域组成。一直以来,CAMSAPs/Patronin/PTRN-1的N末端CH结构域的功能意义不明确。在线虫肠细胞中的研究发现PTRN-1缺失导致微丝动态受损、细胞内微丝结构大幅度减少,CIE货物膜蛋白的循环运输阻滞。后续研究显示,PTRN-1的N末端CH结构域和中心CC区域协同维持循环转运,CH结构域通过结合微丝成核因子CYK-1/formin的N末端GTP酶结合结构域(GBD),促进CYK-1介导的微丝聚合(图2)。CYK-1/ formin活性片段过表达可以显著恢复ptrn-1突变体中微丝结构并抑制循环障碍表型[118]。

7 内吞循环运输异常相关疾病

CDE途径中的中心成分网格蛋白clathrin、接头蛋白复合物AP2或者发动蛋白Dynamin的功能丧失都会导致胚胎致死[119,120,121]。CDE的紊乱与多种人类疾病如癌症、肌肉疾病、代谢性遗传综合征、神经退行性疾病的相关性已被报道[17,122]。随着对不同内吞运输通路的了解加深,研究人员正在开发靶向定位将纳米颗粒和治疗剂递送至患病细胞的方法[123]。

与CDE货物蛋白不尽相同,经由CIE进入细胞的货物蛋白对细胞的存活、信号传递、细胞迁移、小G蛋白活性调节等都非常重要。因此,CIE货物膜蛋白的循环运输也被认为与人体疾病发生相关,特别是癌症的发生发展[30]。事实上,Rab蛋白、脂质磷酸酶,磷酸激酶以及循环转运和分选调控因子的突变在许多人类疾病研究中被报道[124,125,126]。然而,学界对CIE货物的循环运输机制知之甚少,尤其缺乏对细胞如何进行循环货物检测、分选和转运机制的理解。无疑,对这些机制更深入的了解将会帮助人们更好地理解内吞运输过程与人类疾病发生之间的联系。

8 模式生物秀丽隐杆线虫中的内吞循环运输研究

秀丽隐杆线虫是生物医学研究中的一种重要模式生物。1965年,Sydney Brenner首先将生活在土壤中的无脊椎动物秀丽隐杆线虫进行实验室培养,用于细胞凋亡和行为学研究。Brenner荣获2002年诺贝尔生理及医学奖,是基于其重要的两个贡献：一是建立了线虫模式生物系统,综合运用遗传分析技术,发现了许多线虫发育基因,其中就包括作用于细胞程序性死亡的关键基因,让研究者有机会一窥程序性细胞死亡的机制;二是在人类基因组中找到线虫细胞程序性死亡基因的同源基因。

秀丽线虫成虫体长约1 mm,身体透明,以大肠杆菌为食饵,生命周期短。自然状态下的秀丽线虫是一种自我繁殖的雌雄同体生物,这种自我繁殖的能力有利于得到具有同一基因型的纯合体。秀丽线虫可以像培养细胞一样在液氮中长期保存,遗传学操作便捷,实验周期短,可十分方便地进行转基因、RNA干扰和突变体筛选操作[127,128]。1998年,线虫基因组测序完成(www.wormbase.org),其基因组大约100 Mb,预测有约19 000个基因。线虫基因有40%和人类基因同源,细胞谱系图已全部绘制完成。秀丽线虫具有完备的发育特征和遗传学特征,是分子遗传学研究的重要工具。雌雄同体成虫个体具有959个体细胞,其中的302个神经细胞构成神经网络,雄性成虫个体具有1031个体细胞(381个神经细胞)。秀丽线虫具有丰富的行为学特征,如运动、觅食、排泄、交配、排卵、温度趋向性、化学趋向性和群体趋向性等,通过行为异常突变体的筛选可以明确行为学的分子机制。上述特点使得秀丽线虫成为研究细胞凋亡、神经发育和学习记忆等多种复杂生命现象调控机制的重要模式生物之一[129]。

对于内吞运输研究而言,线虫也是一种理想的模式生物,其肠细胞、卵母细胞和腔细胞等具备显著胞吞特性,为研究囊泡转运机制提供了很多便利。通过在线虫中的研究,学界已发现许多新的细胞内膜转运相关分子及机制,揭示了膜运输过程在生理学和发育中的不同作用,提供了大量货物分选、囊泡出芽、膜分离和膜融合相关分子机制的实验证据。卵黄蛋白YP170可以结合胆固醇,是低密度脂蛋白(LDL)的重要成分。在线虫中转基因表达YP170的GFP融合蛋白,YP170::GFP 在雌雄同体成虫的肠细胞中合成,从基底侧分泌到假体腔(pseudocoelom),继而与卵母细胞膜上卵黄蛋白受体RME-2特异性结合并被内吞进入卵母细胞。对YP170::GFP内吞缺陷表型的筛选获得11种rme基因(receptor-mediated endocytosis defective),其产物分别作用于内吞运输的不同阶段[130]。线虫中另一个重要的内吞运输研究模型是腔细胞(coelomocyte)。腔细胞是存在于线虫假体腔内的6个吞噬细胞,功能类似于哺乳动物中的巨噬细胞,能够从假体腔中移除很多外来分子。通过向假体腔中注射BSA或者dextran偶联的荧光标记蛋白,可以观察这些荧光分子运输至腔细胞的转运过程。除此之外,Fares和Greenwald设计了一种更加简单有效的方法来研究腔细胞胞吞[131]。他们将gfp基因和myo-3基因的启动子融合表达(pmyo-3::ssGFP),得到一种可以从肌肉持续向假体腔中分泌GFP的线虫种系。正常状态下,GFP被腔细胞内吞,GFP在假体腔中只呈现微弱的荧光,在腔细胞的晚期内体和溶酶体中呈现强荧光。通过这个筛选设计,许多cup(coelomocyte uptake defective)突变体被鉴定。这类突变体的腔细胞不能有效地进行内吞,故而肌肉细胞分泌出的GFP累积在假体腔,其中某些突变体的腔细胞细胞器形态也发生异常[132]。

线虫肠组织由20个极性上皮肠细胞组成,具有两个不同的质膜域：顶膜和基底膜。顶膜端的微绒毛面对肠腔,负责从环境中摄取营养物质。基底膜面对假体腔,负责与身体其他部分进行物质和信息交换(图3)。针对循环运输研究,线虫肠上皮细胞已被证明是优秀的高效模式系统[33,44,53],国内外相关实验室相继发展了一系列专用研究工具,包括细胞器荧光融合标记蛋白转基因表达品系：如RAB-5标记早期内体,RAB-11标记顶膜端循环内体,基膜端循环内体可被RME-1、ARF-6标记,TAT-1和CHAT-1标记早期内体和循环内体,TRAM标记内质网等[33,53,73,102,133]。为研究循环调控因子的膜蛋白调控特异性,多类型肠细胞荧光融合货物膜蛋白转基因表达品系被构建：如hTAC::GFP (非网格蛋白依赖性内吞膜蛋白)、hTfR::GFP (网格蛋白依赖性内吞膜蛋白)、DAF-4::GFP (II型TGF-beta受体,非网格蛋白依赖性内吞膜蛋白)、MIG-14::GFP (Wntless, retromer依赖货物膜蛋白)等。利用这些荧光货物膜蛋白,研究人员可较为便利地确定调控因子在特定类型膜蛋白循环运输中的功能角色。基于上述研究系统及工具,近期的循环运输机制研究发现了一系列新的蛋白质相互作用和突变表型,明确了循环调控关键因子RAB-10的功能机制,获得RAB-10与ARF-6调控路径交叉点的初步功能信息[33,54]。

图3

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图3线虫极性肠上皮细胞示意图

线虫肠细胞的顶膜面对肠腔,基底膜面对假体腔,星号指示肠道。
Fig. 3Intestinal epithelia of C. elegans



9 结语与展望

内吞运输系统主要由内吞、循环、降解等子系统组成。其中,内吞循环运输负责将膜上大分子送回质膜再利用,在细胞极性形成和维持、细胞分裂及迁移、神经突触可塑性、免疫应答、生长因子受体调控等过程中不可或缺。据测算,细胞每小时可内吞相当于自身质膜1~5倍体量的膜分子[8],因此循环通路必须受到精确调控并足够活跃,才足以维持质膜组成的动态稳定。循环运输通路主要分为两大类型,针对网格蛋白依赖型内吞膜蛋白循环通路研究起步较早,对其通路调控机制的了解也较为深入,而非网格蛋白依赖内吞膜蛋白循环通路近年开始受到学界持续关注,但相关调控机制的研究仍处于早期阶段,大量问题仍需进一步解答,诸如不同膜蛋白循环通路共享程度如何,膜蛋白特异性循环调控因子有哪些,磷脂、细胞骨架如何协同调控循环运输等。鉴于循环运输的蛋白调控因子及其功能机制在进化上极为保守,国内外相关实验室陆续建立了一系列模式生物秀丽线虫专用研究工具,包括细胞器荧光融合标记蛋白转基因品系[33,53,73,102,133]、多类型荧光融合货物膜蛋白转基因品系[53,134]。基于上述研究系统,结合遗传操作、活体成像、蛋白和磷脂生物化学等研究手段,学界对循环运输调控机制开展了持续性研究工作,报道了小G蛋白、磷酸肌醇、微丝骨架相关的一系列新的调控因子和功能模型,对循环调控机制有了初步的了解[33,54,57]。未来,研究工作将围绕一些更深层次的科学问题展开,如货物膜蛋白进入降解或循环通路的选择特异性调控,进入循环通路的货物蛋白的包裹及运输装配,不同循环通路在特定细胞类型中如何根据细胞内外环境的变化进行精确整合。对这些核心问题的进一步探索,将拓展人们对循环运输在多细胞生物生理发育和病理异常过程中作用机制的认知,加深对囊泡运输调控网络的理解。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。


参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

Mukherjee S, Ghosh RN, Maxfield FR . Endocytosis
Physiol Rev, 1997,77(3):759-803.
URL [本文引用: 1]

Cullen PJ, Steinberg F . To degrade or not to degrade: mechanisms and significance of endocytic recycling
Nat Rev Mol Cell Biol, 2018,19(11):679-696.
[本文引用: 1]

Preston JE, Joan Abbott N, Begley DJ . Transcytosis of macromolecules at the Blood-Brain barrier
Adv Pharmacol, 2014,71:147-163.
URL [本文引用: 1]

Antonescu CN, Mcgraw TE, Klip A . Reciprocal regulation of endocytosis and metabolism
Cold Spring Harb Perspect Biol, 2014,6(7):a016964.
URL [本文引用: 1]

Mellman I, Yarden Y . Endocytosis and cancer
CSH Perspect Biol, 2013,5(12):a016949.
[本文引用: 1]

Irannejad R, von Zastrow M . GPCR signaling along the endocytic pathway
Curr Opin Cell Biol, 2014,27:109-116.
URL [本文引用: 1]

Goh LK, Sorkin A . Endocytosis of receptor tyrosine kinases
CSH Perspect Biol, 2013,5(5):a017459.
[本文引用: 1]

Steinman RM, Mellman IS, Muller WA, Cohn ZA . Endocytosis and the recycling of plasma membrane
J Cell Biol, 1983,96(1):1-27.
URL [本文引用: 2]

Conner SD, Schmid SL . Regulated portals of entry into the cell
Nature, 2003,422(6927):37-44.
[本文引用: 2]

Doherty GJ , McMahon HT. Mechanisms of endocytosis
Annu Rev Biochem, 2009,78:857-902.
URL [本文引用: 2]

Bonifacino JS, Rojas R . Retrograde transport from endosomes to the trans-Golgi network
Nat Rev Mol Cell Bio, 2006,7(8):568-579.
[本文引用: 1]

Gruenberg J, Stenmark H . The biogenesis of multivesicular endosomes
Nat Rev Mol Cell Bio, 2004,5(4):317-323.
[本文引用: 1]

Carpentier JL, Gorden P, Anderson RG, Goldstein JL, Brown MS, Cohen S, Orci L . Co-localization of 125I-epidermal growth factor and ferritin-low density lipoprotein in coated pits: a quantitative electron microscopic study in normal and mutant human fibroblasts
J Cell Biol, 1982,95(1):73-77.
URL [本文引用: 1]

Neutra MR, Ciechanover A, Owen LS, Lodish HF . Intracellular transport of transferrin- and asialoorosomucoid- colloidal gold conjugates to lysosomes after receptor- mediated endocytosis
Chin J Histochem Cytochem, 1985,33(11):1134-1144.
URL [本文引用: 1]

Robinson MS . Forty years of Clathrin-coated vesicles
Traffic, 2015,16(12):1210-1238.
URL [本文引用: 1]

Kirchhausen T . Adaptors for clathrin-mediated traffic
Annu Rev Cell Dev Bi, 1999,15:705-732.
URL [本文引用: 1]

McMahon HT, Boucrot E . Molecular mechanism and physiological functions of clathrin-mediated endocytosis
Nat Rev Mol Cell Biol, 2011,12(8):517-533.
[本文引用: 2]

Kamikura DM, Cooper JA . Clathrin interaction and subcellular localization of Ce-DAB-1, an adaptor for protein secretion in Caenorhabditis elegans
Traffic, 2006,7(3):324-336.
URL [本文引用: 1]

Traub LM, Bonifacino JS . Cargo recognition in clathrin- mediated endocytosis
CSH Perspect Biol, 2013,5(11):a016790.
[本文引用: 1]

Cocucci E, Aguet F, Boulant S, Kirchhausen T . The first five seconds in the life of a clathrin-coated pit
Cell, 2012,150(3):495-507.
URL [本文引用: 1]

Henne WM, Boucrot E, Meinecke M, Evergren E, Vallis Y, Mittal R, McMahon HT . FCHo proteins are nucleators of clathrin-mediated endocytosis
Science, 2010,328(5983):1281-1284.
URL [本文引用: 1]

Woodward MP, Roth TF . Coated vesicles: characterization, selective dissociation, and reassembly
Proc Natl Acad Sci USA, 1978,75(9):4394-4398.
URL [本文引用: 1]

Qualmann B, Koch D, Kessels MM . Let’s go bananas: revisiting the endocytic BAR code
EMBO J, 2011,30(17):3501-3515.
URL [本文引用: 1]

Aguet F, Antonescu CN, Mettlen M, Schmid SL, Danuser G . Advances in analysis of low Signal-to-Noise images link dynamin and AP2 to the functions of an endocytic checkpoint
Dev Cell, 2013,26(3):279-291.
URL [本文引用: 1]

Schmid SL, Frolov VA . Dynamin: functional design of a membrane fission catalyst
Annu Rev Cell Dev Biol, 2011,27:79-105.
URL [本文引用: 2]

Ungewickell E, Ungewickell H, Holstein SE, Lindner R, Prasad K, Barouch W, Martin B, Greene LE, Eisenberg E . Role of auxilin in uncoating clathrin-coated vesicles
Nature, 1995,378(6557):632-635.
[本文引用: 1]

Lamaze C, Dujeancourt A, Baba T, Lo CG, Benmerah A, Dautry-Varsat A . Interleukin 2 receptors and Detergent- Resistant membrane domains define a Clathrin-Independent endocytic pathway
Mol Cell, 2001,7(3):661-671.
URL [本文引用: 1]

Boucrot E, Ferreira AP, Almeida-Souza L, Debard S, Vallis Y, Howard G, Bertot L, Sauvonnet N , McMahon HT. Endophilin marks and controls a clathrin-independent endocytic pathway
Nature, 2014,517(7535):460-465.
[本文引用: 1]

Huotari J, Helenius A . Endosome maturation
EMBO J, 2011,30(17):3481-3500.
URL [本文引用: 1]

Mayor S, Parton RG, Donaldson JG . Clathrin- independent pathways of endocytosis
CSH Perspect Biol, 2014,6(6).
[本文引用: 2]

Donaldson JG, Jackson CL . ARF family G proteins and their regulators: roles in membrane transport, development and disease
Nat Rev Mol Cell Biol, 2011,12(6):362-375.
URL [本文引用: 1]

Radhakrishna H, Donaldson JG . ADP-ribosylation factor 6 regulates a novel plasma membrane recycling pathway
J Cell Biol, 1997,139(1):49-61.
URL [本文引用: 1]

Shi A, Liu O, Koenig S, Banerjee R, Chen CC, Eimer S, Grant BD . RAB-10-GTPase-mediated regulation of endosomal phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate
Proc Natl Acad Sci USA, 2012,109(35):E2306-15.
URL [本文引用: 8]

Kirkham M, Fujita A, Chadda R, Nixon SJ, Kurzchalia TV, Sharma DK, Pagano RE, Hancock JF, Mayor S, Parton RG . Ultrastructural identification of uncoated caveolin-independent early endocytic vehicles
J Cell Biol, 2005,168(3):465-476.
URL [本文引用: 1]

Bitsikas V, Corrêa IR Jr, Nichols BJ . Clathrin-independent pathways do not contribute significantly to endocytic flux
eLife, 2014,3:e03970.
URL [本文引用: 1]

Sigismund S, Algisi V, Nappo G, Conte A, Pascolutti R, Cuomo A, Bonaldi T, Argenzio E, Verhoef LG, Maspero E, Bianchi F, Capuani F, Ciliberto A, Polo S, Di Fiore PP . Threshold-controlled ubiquitination of the EGFR directs receptor fate
EMBO J, 2013,32(15):2140-2157.
URL [本文引用: 1]

Stenmark H . Rab GTPases as coordinators of vesicle traffic
Nat Rev Mol Cell Bio, 2009,10(8):513-525.
[本文引用: 2]

Barr F, Lambright DG . Rab GEFs and GAPs
Curr Opin Cell Biol, 2010,22(4):461-470.
URL [本文引用: 1]

Gurkan C, Lapp H, Alory C, Su AI, Hogenesch JB, Balch WE . Large-scale profiling of Rab GTPase trafficking networks: the membrome
Mol Biol Cell, 2005,16(8):3847-3864.
URL [本文引用: 1]

Bucci C, Parton RG, Mather IH, Stunnenberg H, Simons K, Hoflack B, Zerial M . The small GTPase rab5 functions as a regulatory factor in the early endocytic pathway
Cell, 1992,70(5):715-728.
URL [本文引用: 1]

Woodman PG . Biogenesis of the sorting endosome: the role of Rab5
Traffic, 2000,1(9):695-701.
URL [本文引用: 1]

Carney DS, Davies BA, Horazdovsky BF . Vps9 domain- containing proteins: activators of Rab5 GTPases from yeast to neurons
Trends Cell Biol, 2005,16(1):27-35.
[本文引用: 1]

Chotard L, Skorobogata O, Sylvain MA, Shrivastava S, Rocheleau CE . TBC-2 Is required for embryonic yolk protein storage and larval survival during L1 diapause in Caenorhabditis elegans
PLoS One, 2011,5(12):e15662.
[本文引用: 1]

Sato M, Sato K, Fonarev P, Huang CJ, Liou W, Grant BD . Caenorhabditis elegans RME-6 is a novel regulator of RAB-5 at the clathrin-coated pit
Nat Cell Biol, 2005,7(6):559-569.
[本文引用: 3]

Sann SB, Crane MM, Lu H, Jin Y . Rabx-5 regulates RAB-5 early endosomal compartments and synaptic vesicles in C. elegans
PLoS One, 2012,7(6):e37930.
URL [本文引用: 1]

Poteryaev D, Datta S, Ackema K, Zerial M, Spang A . Identification of the switch in Early-to-Late endosome transition
Cell, 2010,141(3):497-508.
URL [本文引用: 1]

Doi M, Minematsu H, Kubota Y, Nishiwaki K, Miyamoto M . The novel Rac effector RIN-1 regulates neuronal cell migration and axon pathfinding in C. elegans
Development, 2013,140(16):3435-3444.
URL [本文引用: 1]

Funderburk SF, Wang QJ, Yue Z . The Beclin 1-VPS34 complex-at the crossroads of autophagy and beyond
Trends Cell Biol, 2010,20(6):355-362.
URL [本文引用: 1]

Lindmo K, Stenmark H . Regulation of membrane traffic by phosphoinositide 3-kinases
J Cell Sci, 2006,119(4):605-614.
URL [本文引用: 1]

Dang H, Li Z, Skolnik EY, Fares H . Disease-related myotubularins function in endocytic traffic in Caenorhabditis elegans
Mol Biol Cell, 2004,15(1):189-196.
URL [本文引用: 1]

Ruck A, Attonito J, Garces KT, Núnez L, Palmisano NJ, Rubel Z, Bai Z, Nguyen KCQ, Sun L, Grant BD, Hall DH, Meléndez A . The Atg6/Vps30/Beclin 1 ortholog BEC-1 mediates endocytic retrograde transport in addition to autophagy in C. elegans
Autophagy, 2011,7(4):386-400.
URL [本文引用: 1]

Xue Y, Fares H, Grant B, Li Z, Rose AM, Clark SG, Skolnik EY . Genetic analysis of the myotubularin family of phosphatases in Caenorhabditis elegans
J Biol Chem, 2003,278(36):34380-34386.
URL [本文引用: 1]

Chen CC, Schweinsberg PJ, Vashist S, Mareiniss DP, Lambie EJ, Grant BD . RAB-10 is required for endocytic recycling in the Caenorhabditis elegans intestine
Mol Biol Cell, 2006,17(3):1286-1297.
URL [本文引用: 10]

Shi A, Chen CC, Banerjee R, Glodowski D, Audhya A, Rongo C, Grant BD . EHBP-1 functions with RAB-10 during endocytic recycling in Caenorhabditis elegans
Mol Biol Cell, 2010,21(16):2930-2943.
URL [本文引用: 9]

Shi A, Liu O, Koenig S, Banerjee R, Chen CC, Eimer S, Grant BD . RAB-10-GTPase-mediated regulation of endosomal phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate
Proc Natl Acad Sci USA, 2012,109(35):E2306-15.
URL [本文引用: 1]

Babbey CM, Ahktar N, Wang E, Chen CC, Grant BD, Dunn KW . Rab10 regulates membrane transport through early endosomes of polarized Madin-Darby canine kidney cells
Mol Biol Cell, 2006,17(7):3156-3175.
URL [本文引用: 1]

Wang P, Liu H, Wang Y, Liu O, Zhang J, Gleason A, Yang Z, Wang H, Shi A, Grant BD . RAB-10 Promotes EHBP-1 bridging of filamentous actin and tubular recycling endosomes
PLoS Genet, 2016,12(6):e1006093.
URL [本文引用: 7]

Glodowski DR, Chen CC, Schaefer H, Grant BD, Rongo C . RAB-10 regulates glutamate receptor recycling in a cholesterol-dependent endocytosis pathway
Mol Biol Cell, 2007,18(11):4387-4396.
URL [本文引用: 1]

Ang AL, Taguchi T, Francis S, F?lsch H, Murrells LJ, Pypaert M, Warren G, Mellman I . Recycling endosomes can serve as intermediates during transport from the golgi to the plasma membrane of MDCK cells
J Cell Biol, 2004,167(3):531-543.
URL [本文引用: 1]

Babbey CM, Ahktar N, Wang E, Chen CC, Grant BD, Dunn KW . Rab10 regulates membrane transport through early endosomes of polarized Madin-Darby canine kidney cells
Mol Biol Cell, 2006,17(7):3156-3175.
URL [本文引用: 1]

Sano H, Eguez L, Teruel MN, Fukuda M, Chuang TD, Chavez JA, Lienhard GE, McGraw TE . Rab10, a target of the AS160 Rab GAP, is required for insulin- stimulated translocation of GLUT4 to the adipocyte plasma membrane
Cell Metab, 2007,5(4):293-303.
URL [本文引用: 1]

Guilherme A, Soriano NA, Bose S, Holik J, Bose A, Pomerleau DP, Furcinitti P, Leszyk J, Corvera S, Czech MP . EHD2 and the novel EH domain binding protein EHBP1 couple endocytosis to the actin cytoskeleton
J Biol Chem, 2004,279(11):10593-10605.
URL [本文引用: 2]

Guilherme A, Soriano NA, Furcinitti PS, Czech MP . Role of EHD1 and EHBP1 in perinuclear sorting and insulin-regulated GLUT4 recycling in 3T3-L1 adipocytes
J Biol Chem, 2004,279(38):40062-40075.
URL [本文引用: 2]

Schuck S, Gerl MJ, Ang A, Manninen A, Keller P, Mellman I, Simons K . Rab10 is involved in basolateral transport in polarized Madin-Darby canine kidney cells
Traffic, 2007,8(1):47-60.
URL [本文引用: 1]

Hutagalung AH, Novick PJ . Role of Rab GTPases in membrane traffic and cell physiology
Physiol Rev, 2011,91(1):119-149.
URL [本文引用: 1]

Liu H, Wang S, Hang W, Gao J, Zhang W, Cheng Z, Yang C, He J, Zhou J, Chen J, Shi A . LET-413/Erbin acts as a RAB-5 effector to promote RAB-10 activation during endocytic recycling
J Cell Biol, 2018,217(1):299-314.
URL [本文引用: 1]

Grant B, Zhang Y, Paupard MC, Lin SX, Hall DH, Hirsh D . Evidence that RME-1, a conserved C. elegans EH-domain protein, functions in endocytic recycling
Nat Cell Biol, 2001,3(6):573-579.
[本文引用: 3]

Apodaca G, Katz LA, Mostov KE . Receptor-mediated transcytosis of IgA in MDCK cells is via apical recycling endosomes
J Cell Biol, 1994,125(1):67-86.
URL [本文引用: 1]

Lin SX, Grant B, Hirsh D, Maxfield FR . Rme-1 regulates the distribution and function of the endocytic recycling compartment in mammalian cells
Nat Cell Biol, 2001,3(6):567-572.
[本文引用: 2]

Santolini E, Salcini AE, Kay BK, Yamabhai M, Di Fiore PP . The EH network
Exp Cell Res, 1999,253(1):186-209.
URL [本文引用: 1]

de Beer T, Hoofnagle AN, Enmon JL, Bowers RC, Yamabhai M, Kay BK, Overduin M . Molecular mechanism of NPF recognition by EH domains
Nat Struct Biol, 2000,7(11):1018-1022.
URL [本文引用: 1]

Braun A, Pinyol R, Dahlhaus R, Koch D, Fonarev P, Grant BD, Kessels MM, Qualmann B . EHD proteins associate with syndapin I and II and such interactions play a crucial role in endosomal recycling
Mol Biol Cell, 2005,16(8):3642-3658.
URL [本文引用: 1]

Shi A, Pant S, Balklava Z, Chen CC, Figueroa V, Grant BD . A novel requirement for C. elegans Alix/ALX-1 in RME-1-mediated membrane transport
Curr Biol, 2007,17(22):1913-1924.
URL [本文引用: 3]

Lee DW, Zhao X, Scarselletta S, Schweinsberg PJ, Eisenberg E, Grant BD, Greene LE . ATP binding regulates oligomerization and endosome association of RME-1 family proteins
J Biol Chem, 2005,280(17):17213-17220.
URL [本文引用: 1]

Caplan S, Naslavsky N, Hartnell LM, Lodge R, Polishchuk RS, Donaldson JG, Bonifacino JS . A tubular EHD1-containing compartment involved in the recycling of major histocompatibility complex class I molecules to the plasma membrane
EMBO J, 2002,21(11):2557-2567.
URL [本文引用: 1]

Daumke O, Lundmark R, Vallis Y, Martens S, Butler PJ , McMahon HT. Architectural and mechanistic insights into an EHD ATPase involved in membrane remodelling
Nature, 2007,449(7164):923-927.
[本文引用: 4]

van Dam EM, Stoorvogel W . Dynamin-dependent transferrin receptor recycling by endosome-derived clathrin-coated vesicles
Mol Biol Cell, 2002,13(1):169-182.
URL [本文引用: 1]

Pant S, Sharma M, Patel K, Caplan S, Carr CM, Grant BD , AMPH-1/Amphiphysin/Bin1 functions with RME-1/ Ehd1 in endocytic recycling
Nat Cell Biol, 2009,11(12):1399-1410.
[本文引用: 2]

Cavenagh MM, Whitney JA, Carroll K, Zhang CJ, Boman AL, Rosenwald AG, Mellman I, Kahn RA . Intracellular distribution of Arf proteins in mammalian cells. Arf6 is uniquely localized to the plasma membrane
J Biol Chem, 1996,271(36):21767-21774.
URL [本文引用: 1]

D'Souza-Schorey C, van Donselaar E, Hsu VW, Yang C, Stahl PD, Peters PJ . ARF6 targets recycling vesicles to the plasma membrane: insights from an ultrastructural investigation
J Cell Biol, 1998,140(3):603-616.
URL [本文引用: 1]

Donaldson JG . Multiple roles for Arf6: sorting, structuring, and signaling at the plasma membrane
J Biol Chem, 2003,278(43):41573-41576.
URL [本文引用: 2]

Casanova JE . Regulation of Arf activation: the Sec7 family of guanine nucleotide exchange factors
Traffic, 2007,8(11):1476-1485.
URL [本文引用: 2]

Liu SP, Wang L, Xue YH, Shou HX . Research progress in ARF-GEF gene family
Hereditas (Beijing), 2009,31(10):982-992.
Magsci [本文引用: 1]
<P>ARF-GEFs是小G蛋白ADP核糖基化因子(ADP-ribosylation factor, ARF)的鸟苷酸交换因子(Guanine- nucleotide exchange factor, GEF), 在所有真核生物中, 大型ARF-GEF都是高度保守的。它在生物体的膜泡分拣和蛋白运输中发挥着重要作用, 近年来关于ARF-GEFs的蛋白结构、亚细胞定位和相关功能的报道很多, 它已成为细胞生物学领域的一大研究热点。文章主要介绍了大型ARF-GEF的蛋白结构和在不同物种中的分布, 阐述了该基因家族在酵母、人和拟南芥中的相关进展, 并对其调控机理进行了小结。</P>
刘士平, 王璐, 薛艳红, 寿惠霞 . ARF-GEF基因家族的研究进展
遗传, 2009,31(10):982-992.
Magsci [本文引用: 1]
<P>ARF-GEFs是小G蛋白ADP核糖基化因子(ADP-ribosylation factor, ARF)的鸟苷酸交换因子(Guanine- nucleotide exchange factor, GEF), 在所有真核生物中, 大型ARF-GEF都是高度保守的。它在生物体的膜泡分拣和蛋白运输中发挥着重要作用, 近年来关于ARF-GEFs的蛋白结构、亚细胞定位和相关功能的报道很多, 它已成为细胞生物学领域的一大研究热点。文章主要介绍了大型ARF-GEF的蛋白结构和在不同物种中的分布, 阐述了该基因家族在酵母、人和拟南芥中的相关进展, 并对其调控机理进行了小结。</P>

Hongu T, Kanaho Y . Activation machinery of the small GTPase Arf6
Adv Biol Regul, 2013,54:59-66.
[本文引用: 1]

Derrien V, Couillault C, Franco M, Martineau S, Montcourrier P, Houlgatte R, Chavrier P . A conserved C-terminal domain of EFA6-family ARF6-guanine nucleotide exchange factors induces lengthening of microvilli-like membrane protrusions
J Cell Sci, 2002,115(Pt 14):2867-2879.
[本文引用: 1]

Hiroi T, Someya A, Thompson W, Moss J, Vaughan M . GEP100/BRAG2: activator of ADP-ribosylation factor 6 for regulation of cell adhesion and actin cytoskeleton via E-cadherin and alpha-catenin
Proc Natl Acad Sci USA, 2006,103(28):10672-10677.
URL [本文引用: 1]

Brown FD, Rozelle AL, Yin HL, Balla T, Donaldson JG . Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and Arf6-regulated membrane traffic
J Cell Biol, 2001,154(5):1007-1017.
URL [本文引用: 2]

Boshans RL, Szanto S, van Aelst L, D'Souza-Schorey C . ADP-ribosylation factor 6 regulates actin cytoskeleton remodeling in coordination with Rac1 and RhoA
Mol Cell Biol, 2000,20(10):3685-3694.
URL [本文引用: 1]

Palacios F, Price L, Schweitzer J, Collard JG, D'Souza-Schorey C . An essential role for ARF6-regulated membrane traffic in adherens junction turnover and epithelial cell migration
EMBO J, 2001,20(17):4973-4986.
URL [本文引用: 1]

Yin HL, Janmey PA . Phosphoinositide regulation of the actin cytoskeleton
Annu Rev Physiol, 2002,65:761-789.
[本文引用: 1]

Kinchen JM. Ravichandran KS . Journey to the grave: signaling events regulating removal of apoptotic cells
J Cell Sci, 2007,120(Pt 13):2143-2149.
URL [本文引用: 1]

Brugnera E, Haney L, Grimsley C, Lu M, Walk SF, Tosello-Trampont AC, Macara IG, Madhani H, Fink GR, Ravichandran KS . Unconventional Rac-GEF activity is mediated through the Dock180-ELMO complex
Nat Cell Biol, 2002,4(8):574-582.
[本文引用: 1]

Reddien PW, Horvitz HR . CED-2/CrkII and CED-10/Rac control phagocytosis and cell migration in Caenorhabditis elegans
Nat Cell Biol, 2000,2(3):131-136.
[本文引用: 1]

Cabello J, Neukomm LJ, Günesdogan U, Burkart K, Charette SJ, Lochnit G, Hengartner MO, Schnabel R . The wnt pathway controls cell death engulfment, spindle orientation, and migration through CED-10/Rac
PLoS Biol, 2010,8(2):e1000297.
URL [本文引用: 1]

Radhakrishna H, Al-Awar O, Khachikian Z, Donaldson JG . ARF6 requirement for Rac ruffling suggests a role for membrane trafficking in cortical actin rearrangements
J Cell Sci, 1999,112(Pt 6):855-866.
[本文引用: 1]

Sun L, Liu O, Desai J, Karbassi F, Sylvain MA, Shi A, Zhou Z, Rocheleau CE, Grant BD . CED-10/Rac1 regulates endocytic recycling through the RAB-5 GAP TBC-2
PLoS Genet, 2012,8(7):e1002785.
URL [本文引用: 1]

TerBush DR, Maurice T, Roth D, Novick P . The exocyst is a multiprotein complex required for exocytosis in saccharomyces cerevisiae
EMBO J, 1996,15(23):6483-94.
URL [本文引用: 2]

Prigent M, Dubois T, Raposo G, Derrien V, Tenza D, Rossé C., Camonis J, Chavrier P . ARF6 controls post-endocytic recycling through its downstream exocyst complex effector
J Cell Biol, 2003,163(5):1111-1121.
URL [本文引用: 1]

F?lsch H, Pypaert M, Maday S, Pelletier L, Mellman I . The AP-1A and AP-1B clathrin adaptor complexes define biochemically and functionally distinct membrane domains
J Cell Biol, 2003,163(2):351-362.
URL [本文引用: 1]

Wu S, Mehta SQ, Pichaud F, Bellen HJ, Quiocho FA . Sec15 interacts with Rab11 via a novel domain and affects Rab11 localization in vivo
Nat Struct Mol Biol, 2005,12(10):879-885.
[本文引用: 1]

Oztan A, Silvis M, Weisz OA, Bradbury NA, Hsu SC, Goldenring JR, Yeaman C, Apodaca G . Exocyst requirement for endocytic traffic directed toward the apical and basolateral poles of polarized MDCK cells
Mol Biol Cell, 2007,18(10):3978-3992.
URL [本文引用: 1]

Chen S, Li L, Li J, Liu B, Zhu X, Zheng L, Zhang R, Xu T . SEC-10 and RAB-10 coordinate basolateral recycling of clathrin-independent cargo through endosomal tubules in Caenorhabditis elegans
Proc Natl Acad Sci USA, 2014,111(43):15432-15437.
URL [本文引用: 3]

Mallard F, Tang BL, Galli T, Tenza D, Saint-Pol A, Yue X, Antony C, Hong W, Goud B, Johannes L . Early/recycling endosomes-to-TGN transport involves two SNARE complexes and a Rab6 isoform
J Cell Biol, 2002,156(4):653-664.
URL [本文引用: 1]

Bonifacino JS, Hierro A . Transport according to GARP: receiving retrograde cargo at the trans-Golgi network
Trends Cell Biol, 2011,21(3):159-167.
URL [本文引用: 1]

Schindler C, Chen Y, Pu J, Guo X, Bonifacino JS . EARP is a multisubunit tethering complex involved in endocytic recycling
Nat Cell Biol, 2015,17(5):639-650.
[本文引用: 1]

Di Paolo G, De Camilli P . Phosphoinositides in cell regulation and membrane dynamics
Nature, 2006,443(7112):651-657.
[本文引用: 2]

Novick P, Osmond BC, Botstein D . Suppressors of yeast actin mutations
Genetics, 1989,121(4):659-674.
[本文引用: 1]

Nemoto Y, Kearns BG, Wenk MR, Chen H, Mori K, Alb JG Jr, De Camilli, Bankaitis VA . Functional characterization of a mammalian Sac1 and mutants exhibiting substrate-specific defects in phosphoinositide phosphatase activity
J Biol Chem, 2000,275(44):34293-34305.
URL [本文引用: 1]

Blagoveshchenskaya A, Cheong FY, Rohde HM, Glover G, Kn?dler A, Nicolson T, Boehmelt G, Mayinger P . Integration of golgi trafficking and growth factor signaling by the lipid phosphatase SAC1
J Cell Biol, 2008,180(4):803-812.
URL [本文引用: 1]

Bajaj Pahuja K, Wang J, Blagoveshchenskaya A, Lim L, Madhusudhan MS, Mayinger P, Schekman R . Phosphoregulatory protein 14-3-3 facilitates SAC1 transport from the endoplasmic reticulum
Proc Natl Acad Sci USA, 2015,112(25):E3199-206.
URL [本文引用: 1]

Chen D, Yang C, Liu S, Hang W, Wang X, Chen J, Shi A . SAC-1 ensures epithelial endocytic recycling by restricting ARF-6 activity
J Cell Biol, 2018,217(6):2121-2139.
URL [本文引用: 1]

Gleason AM, Nguyen KC, Hall DH, Grant BD . Syndapin/SDPN-1 is required for endocytic recycling and endosomal actin association in the C. elegans intestine
Mol Biol Cell, 2016.
[本文引用: 1]

Delevoye C, Heiligenstein X, Ripoll L, Gilles-Marsens F, Dennis MK, Linares RA, Derman L, Gokhale A, Morel E, Faundez V, Marks MS, Raposo G . BLOC-1 brings together the actin and microtubule cytoskeletons to generate recycling endosomes
Curr Biol, 2015,26(1):1-13.
[本文引用: 1]

Schafer DA, D'Souza-Schorey C, Cooper JA . Actin assembly at membranes controlled by ARF6
Traffic, 2000,1(11):892-903.
[本文引用: 2]

Hendershott MC, Vale RD . Regulation of microtubule minus-end dynamics by CAMSAPs and patronin
Proc Natl Acad Sci USA, 2014,111(16):5860-5865.
URL [本文引用: 1]

Richardson CE, Spilker KA, Cueva JG, Perrino J, Goodman MB, Shen K . PTRN-1, a microtubule minus end-binding CAMSAP homolog, promotes microtubule function in Caenorhabditis elegans neurons
eLife, 2014,3:e01498.
URL [本文引用: 1]

Chuang M, Goncharov A, Wang S, Oegema K, Jin Y, Chisholm AD . The microtubule minus-end-binding protein patronin/PTRN-1 is required for axon regeneration in C. elegans
Cell Rep, 2014,9(3):874-883.
URL [本文引用: 2]

Gong T, Yan Y, Zhang J, Liu S, Liu H, Gao J, Zhou X, Chen J, Shi A . PTRN-1/CAMSAP promotes CYK-1/ formin-dependent actin polymerization during endocytic recycling
EMBO J, 2018,37(9):e98556.
URL [本文引用: 1]

Ferguson S, Raimondi A, Paradise S, Shen H, Mesaki K, Ferguson A, Destaing O, Ko G, Takasaki J, Cremona O, O' Toole E, De Camilli P . Coordinated actions of actin and BAR proteins upstream of dynamin at endocytic Clathrin-Coated pits
Dev Cell, 2009,17(6):811-822.
URL [本文引用: 1]

Mitsunari T, Nakatsu F, Shioda N, Love PE Grinberg A, Bonifacino JS, Ohno H . Clathrin adaptor AP-2 is essential for early embryonal development
Mol Cell Biol, 2005,25(21):9318-9323.
URL [本文引用: 1]

Royle SJ . The cellular functions of clathrin
Cell Mol Life Sci, 2006,63(16):1823-1832.
URL [本文引用: 1]

Shi M, Zhang Y, Zhou GQ . The critical roles of TBC proteins in human diseases
Hereditas (Beijing), 2018,40(1):12-21.
[本文引用: 1]

施梦婷, 张莹, 周钢桥 . TBC蛋白家族成员在人类疾病发生发展中的作用
遗传, 2018,40(1):12-21.
[本文引用: 1]

Adjei IM, Sharma B, Labhasetwar V . Nanoparticles: cellular uptake and cytotoxicity,in nanomaterial: impacts on cell biology and medicine. D.G.apco and Y.Chen Editors
2014, Springer Netherlands:Dordrecht. 73-91.
[本文引用: 1]

Esposito G, Ana Clara F, Verstreken P . Synaptic vesicle trafficking and parkinson's disease
Dev Neurobiol, 2012,72(1):134-144.
URL [本文引用: 1]

Jiang S, Li Y, Zhang X, Bu G, Xu H, Zhang YW . Trafficking regulation of proteins in Alzheimer’s disease
Mol Neurodegener, 2014,9(1):6.
URL [本文引用: 1]

Goldenring JR . A central role for vesicle trafficking in epithelial neoplasia: intracellular highways to carcinogenesis
Nat Rev Cancer, 2013,13:813-820.
[本文引用: 1]

Tang FC, Xue YF . RNA interference and gene silencing
Hereditas (Beijing), 2001,23(2):167-266.
URLMagsci [本文引用: 1]
双链RNA介导的遗传干涉的机制是1998年发现的。它通过双链RNA的介导特异性地降解相应序列的mRNA，从而导致转录后水平的基因沉默。到目前为止在真菌、拟南芥、线虫、锥虫、水螅、涡虫、果蝇、斑马鱼、小鼠等真核生物中都发现存在这一基因沉默机制。目前的研究表明，RNA干涉与植物中的共抑制（cosuppression）、真菌中的基因压制（quelling）很可能具有共同的基本分子机制。这也说明，很可能在进化的很早期阶段，生物就获得了这种机制。RNA干涉对于抵抗病毒入侵、抑制转座子活动等具有重要作用，对于生物体的发育和基因调控可能也有重要作用。<br>Abstract：The mechanism of a new phenomenon――genetic interference directed by double-stranded RNA was first discovered in 1998 by Andrew Fire and Craig Mello. It degrades mRNA specifically and potently through the mediation of corresponding double-stranded RNA and leads to post-transcriptional gene silencing. Consequently RNA interference was observed is eukaryotic organisms including fungi, Arabidopsis,C. elegans, trypanosomes, hydra, planaria, Drosophila, zabrafish, and mouse. More and more evidence supports that RNAi,co-suppression in plants, and quelling in fungi shares the same basic molecular mechanism. It indicates that this mechanism was acquired during early evolution. RNAi plays important roles in resistance to virus invasion, and inhibition of transportable elements. And it is very likely that RNAi is also important during the normal development and regulation of gene expression.
汤富酬, 薛友纺 . RNA干涉与基因沉默
遗传, 2001,23(2):167-266.
URLMagsci [本文引用: 1]
双链RNA介导的遗传干涉的机制是1998年发现的。它通过双链RNA的介导特异性地降解相应序列的mRNA，从而导致转录后水平的基因沉默。到目前为止在真菌、拟南芥、线虫、锥虫、水螅、涡虫、果蝇、斑马鱼、小鼠等真核生物中都发现存在这一基因沉默机制。目前的研究表明，RNA干涉与植物中的共抑制（cosuppression）、真菌中的基因压制（quelling）很可能具有共同的基本分子机制。这也说明，很可能在进化的很早期阶段，生物就获得了这种机制。RNA干涉对于抵抗病毒入侵、抑制转座子活动等具有重要作用，对于生物体的发育和基因调控可能也有重要作用。<br>Abstract：The mechanism of a new phenomenon――genetic interference directed by double-stranded RNA was first discovered in 1998 by Andrew Fire and Craig Mello. It degrades mRNA specifically and potently through the mediation of corresponding double-stranded RNA and leads to post-transcriptional gene silencing. Consequently RNA interference was observed is eukaryotic organisms including fungi, Arabidopsis,C. elegans, trypanosomes, hydra, planaria, Drosophila, zabrafish, and mouse. More and more evidence supports that RNAi,co-suppression in plants, and quelling in fungi shares the same basic molecular mechanism. It indicates that this mechanism was acquired during early evolution. RNAi plays important roles in resistance to virus invasion, and inhibition of transportable elements. And it is very likely that RNAi is also important during the normal development and regulation of gene expression.

Ma XY, Zhao YL, Jia FX, Song YK, Tse YC . Utilization of Caenorhabditis elegans in laboratory teaching of genetics
Hereditas (Beijing), 2017,39(8):763-768.
[本文引用: 1]

马小英, 赵颖岚, 贾方兴, 宋亚坤, 谢宇聪 . 秀丽隐杆线虫在高校遗传学实验中的应用
遗传, 2017,39(8):763-768.
[本文引用: 1]

Zhang XM, Gao J, Chen CH, Tu HJ . Progress in the mechanisms of neural modulation of innate immunity in Caenorhabditis elegans
Hereditas (Beijing), 2018,40(12):1066-1074.
[本文引用: 1]

张秀妹, 高洁, 陈春红, 涂海军 . 秀丽隐杆线虫固有免疫功能神经调控机制研究进展
遗传, 2018,40(12):1066-1074.
[本文引用: 1]

Grant B, Hirsh D . Receptor-mediated endocytosis in the Caenorhabditis elegans oocyte
Mol Biol Cell, 1999,10(12):4311-4326.
URL [本文引用: 1]

Fares H, Greenwald I . Regulation of endocytosis by CUP-5, the Caenorhabditis elegans mucolipin-1 homolog
Nat Genet, 2001,28(1):64-68.
[本文引用: 1]

Shi A, Grant BD . In vivo analysis of recycling endosomes in Caenorhabditis elegans
Method Cell Biol, 2015,130:181-198.
URL [本文引用: 1]

Chen B, Jiang Y, Zeng S, Yan J, Li X, Zhang Y, Zou W, Wang X . Endocytic sorting and recycling require membrane phosphatidylserine asymmetry maintained by TAT-1/CHAT-1
PLoS Genet, 2010,6(12):e1001235.
URL [本文引用: 2]

Shi A, Sun L, Banerjee R, Tobin M, Zhang Y, Grant BD . Regulation of endosomal clathrin and retromer- mediated endosome to golgi retrograde transport by the J-domain protein RME-8
EMBO J, 2009,28(21):3290-3302.
URL [本文引用: 1]

相关话题/细胞 结构 基因 过程 生物

Free考研考试FreeKaoYan.Com
欢迎来到Free考研考试，"为实现人生的Free而奋斗"

© 2020 FreeKaoYan! . All rights reserved.