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溶酶体是细胞的降解中心,降解经内吞途径和自噬途径转运来的底物。溶酶体有效地将蛋白质、脂肪和多糖等大分子物质降解成小分子,包括氨基酸、自由脂肪酸和单糖。小分子降解产物被转运到细胞质内被重新利用,以维持细胞的稳态。在秀丽线虫中,卵母细胞、类巨噬细胞(假体腔细胞)和肠细胞内有活跃的内吞作用、内吞体转运和溶酶体降解过程,所以是用来研究相关途径的很好的系统。 本课题选用了类巨噬细胞系统来研究与溶酶体降解功能相关的基因。经过突变体的筛选和突变基因克隆,发现clh-6对线虫类巨噬细胞中溶酶体发挥正常功能至关重要。CLH-6是一个定位在溶酶体膜上的电压门控型氯离子转运蛋白,其转运机制是C1-/H+的逆向转运。CLH-6功能缺失显著影响类巨噬细胞降解经内吞作用而进入溶酶体的物质,如ssGFP。在卵母细胞中,内吞膜蛋白GFP∷CAV-1的降解也受到抑制,但clh-6突变并不影响底物转运到溶酶体的过程。前人报道CLH-6的人类同源蛋白ClC-7功能缺失会影响某些细胞溶酶体的酸化,然而本研究并未发现clh-6功能缺失突变体中类巨噬细胞的酸化受到明显影响。犹为重要的是,本研究发现clh-6功能缺失影响到了表皮细胞中管状溶酶体的生成。因此,CLH-6/ClC-7可能是通过调控溶酶体的动态而调节溶酶体的降解功能。 溶酶体相关细胞器(LROs)是一大类与溶酶体类似,但形态和功能却不尽相同的细胞器。在线虫中,肠道颗粒是肠细胞内的溶酶体相关细胞器。本研究通过突变体筛选和基因克隆,得到了一个新的控制肠细胞LROs体积的基因lmd-2。在lmd-2突变体中,LROs体积异常增大,并且呈现为GLO-1(小GTPase蛋白)阳性。进一步研究发现,lmd-2突变体中肠细胞LROs依赖于GLO-1及其GEF(GLO-3和CCZ-1)。蛋白质互作研究表明LMD-2可直接与组成型活化的GLO-1(Q71L)相互作用。以上结果表明LMD-2可能通过直接调控GLO-1的活性而控制肠道颗粒的大小。目前LMD-2在人类中的同源物LYSMD1的功能还不得而知。重要的是在线虫中表达LYSMD1可回复lmd-2突变体中肠细胞LROs体积增大的表型,表明LYSMD1也可能参与人类细胞中溶酶体相关细胞器的调控。对LMD-2和GLO-1的蛋白质互作和功能性互作研究将深入揭示溶酶体相关细胞器发生的调控机制。