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肽类激素和神经肽是生物体内分泌调控和神经信号传递过程中的重要信号物质。在细胞内,这些物质都被包装和储存于一类特定的细胞器中,它们被称为致密核心囊泡或分泌型囊泡。这些囊泡在反式高尔基体上产生,并通过高尔基体的分选过程最终发育成为成熟的致密核心囊泡。到目前为止,这一成熟过程中的分子机制还并不为人所清楚。我们的研究关注于一个从线虫到哺乳动物都高度保守的定位于高尔基体的蛋白质HID-1,它为我们揭开这一过程中未知的微观分子机制提供了一个窗口。
Hid-1基因最早被发现于线虫的高温诱导休眠表型突变体筛选中。除了这一表型之外,hid-1突变体线虫还有多种其他表型,例如较弱的运动失调表型和中度的排泄缺陷。这些暗示HID-1蛋白可能参与到囊泡胞吐调控环节。Hid-1基因编码一个高度保守的推定的蛋白质,在果蝇,小鼠和人中都只有一个同源蛋白质。生物信息学分析无法得到HID-1蛋白中的任何已知功能域。但是认为该蛋白质可能存在多次跨膜区。对这一蛋白质的细胞生物学功能学术界还处于未知状态。
鉴于hid-1基因的物种间的高度进化保守性,我们在线虫和哺乳动物细胞中同时验证了HID-1蛋白质在致密核心囊泡成熟过程中的功能。我们的研究结果表明,HID-1的缺失不但减少了细胞内可释放的成熟致密核心囊泡的数量,还减少了致密核心囊泡所释放的成熟的具有生物活性的小肽的量。在高尔基体上,我们通过融合荧光蛋白和免疫荧光实验,证实HID-1具体定位与反式高尔基网至高尔基体中部。我们的密度梯度分离结果还表明HID-1参与了膜蛋白分选到致密核心囊泡上的过程,电镜实验结果进一步证实HID-1因此能够影响到致密核心囊泡的致密程度和功能。在缺乏HID-1的情况下,致密核心囊泡上特有的膜蛋白的量也出现下降,造成致密核心囊泡的错误定位和对他们内部所要转运的物质的成熟化处理不足。这一部分的功能影响则通过在线虫和哺乳动物细胞中的免疫荧光和生化分析得以证实。
我们的实验证实HID-1蛋白质是协调膜蛋白分选到致密核心囊泡上的重要成分。这一发现将会极大地增进我们对致密核心囊泡发生过程中长期困扰我们的分子机制问题的了解。为此,我们很清楚下一步我们必须要揭示HID-1蛋白质所扮演的具体分子功能角色。而这一部分问题我们需要通过蛋白质相互作用鉴定和结构解析来进行分析。
我们已经对人源HID-1蛋白质全长和片段进行了原核重组表达和纯化,并得到了初步的蛋白质结晶条件筛选结果,为下一步筛选到合适的蛋白质晶体并通过X光衍射解析HID-1蛋白质结构做好了铺垫。我们也使用串联亲和纯化技术对来自于构建的稳定表达哺乳动物细胞株中的重组人源HID-1蛋白质进行了纯化,并对出现的差异蛋白质进行了液相色谱-质谱联用鉴定。通过进一步的验证实验,我们即将能够揭示HID-1蛋白质的相互作用网络,从而最终了解HID-1蛋白质在致密核心囊泡成熟过程中所行使功能的分子机制。