安捷成人 Nat Cell Biol | 何康敏团队揭示新的囊泡轮回机制

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内吞（endocytosis）是将细胞外的养分物资、细胞膜受体、脂类等通过细胞膜输送投入细胞的囊泡输送历程，大部分物资在内吞后会被输送到早期内体（early endosome）进行分选。约70-80%的内吞后的膜卵白如受体、通谈卵白和转运卵白等，和会过轮回路线（recycling）再次回到细胞膜。内吞和轮回对细胞的生活、稳态和环境疏导等至关遑急，内吞和轮回的交加与癌症和神经退行性疾病等多种东谈主类疾病密切有关。

哺乳动物细胞可通过不同路线已毕受体等的轮回，包括粗鄙商讨的“快速”和“慢速”轮回路线。“快速”轮回路线主要由小GTP酶Rab4或Rab35调控，可将内吞后的货色从早期内吞体径直输送回细胞膜；“慢速”轮回路线则主要由Rab11调控，从近核的早期轮回体（early recycling compartment， ERC）或轮回内体（recycling endosome）回成绩物。相干词，当今关于上千种不同的膜卵白怎样正确且高效地轮回回细胞膜的路线及有关机制仍然知之甚少，是否存在孤苦于经典的“快速”和“慢速”路线除外的的轮回方式仍待探索。

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2024年9月19日，中国科学院遗传与发育生物学商讨所的何康敏团队在Nature Cell Biology杂志在线发表了题为Clathrin-associated carriers enable recycling through a kiss-and-run mechanism商磋议文。该商讨报谈了一条新的快速囊泡轮回路线，并将其定名为CARP（clathrin-associated fast endosomal recycling pathway）。

在先前配合发表于Nature杂志的商讨责任中（Nature 2017;552(7685):410-414），基于耦合探伤旨趣（coincidence detection）安捷成人，开导了一系列clathrin包被内吞囊泡特异的磷酸肌醇脂质分子探针。其中PI(4，5)P2特异的耦合探伤探针，含有可同期弱归并PI(4，5)P2的脂质归并结构域以及弱归并clathrin的卵白结构域，该探针可被特异招募至同期存在clathrin和PI(4，5)P2的囊泡结构上。在将该探针抒发至基因裁剪同期荧光象征clathrin过头衔接卵白AP2的细胞中，哄骗三色全内反射荧显豁微镜（TIRFM）对细胞膜进行成像时，该团队发现除了clathrin和AP2同期双阳性的内吞囊泡，还存在一类在细胞膜上片时停留的clathrin阳性而AP2阴性的囊泡，其好像快速招募PI(4，5)P2特异的耦合探伤探针。进一步，通过晶格光片显微镜三维成像和掠入射结构光照赫然微镜（GI-SIM）的超区别成像等多种成像方式，阐述了clathrin阳性AP2阴性的囊泡是来自于细胞内的囊泡结构，其好像与细胞膜发生片时（~5-60 s）互作并再次回到细胞内，其独有的能源学与经典的内吞囊泡和轮回囊泡均不同，该团队将其定名为CARP囊泡。通过基因裁剪和单分子成像等方式，该团队发现细胞内的CARP囊泡高度富含另外一种clathrin的衔接分子AP1，并通过胞吐的象征物和光电聚合成像等，评释了clathrin/AP1阳性的CARP囊泡以“kiss-and-run”的方式，与细胞膜发生半融会。

为了领悟CARP囊泡的构成、开头、功能和调控机制，该团队哄骗clathrin特异的PI(4，5)P2耦合探伤探针，确立了基于TIRFM的活细胞成像筛选和图像分析体系。通过对文件报谈的参与囊泡输送的近两百种卵白的时空动态进行分析，发现了一系列与CARP囊泡有关的卵白分子，包括Arf1、Rab1、Rab11、exocyst组分、VAMP2等SNARE卵白、dynamin等，这些卵白在CARP囊泡与细胞膜融会前、融会中、剪切后等不同阶段招募。通过进一步的现实，评释了这些不同的卵白在CARP囊泡的生成、输送或融会等不同阶段起着遑急的调控作用。

通度日细胞成像和超区别成像等方式，该团队进一步发现CARP囊泡生成于早期内体。意旨的是，CARP囊泡的组分与VPS35等经典的retromer组分在早期内体上定位于不同的区域，敲除和敲降retromer、retriever等retrieval复合物的中枢组分，并不影响CARP囊泡的生成，指示CARP囊泡以孤苦于retrieval复合物的方式生成于早期内体。在功能上，通过跟踪配体激活的GPCR家眷β2-肾上腺素能受体以及RTK家眷表皮滋长因子的内吞以及随后的轮回历程，发现这些受体可在内吞两三分钟后即通过CARP路线回到细胞膜。此外，CARP囊泡也好像介导转铁卵白受体等受体的握续性轮回。

模式图（Credit: Nature Cell Biology）

要而言之，借助于耦合探伤脂质探针、基因裁剪、多种成像本事和图像定量分析等，何康敏团队发现的CARP轮回路线，其生成方式、与细胞膜的融会方式、功能以及要道调控因子等与经典的轮回路线有所不同，可能是一种新的轮回方式（下图）。该路线的发现，丰富了关于内吞轮回的方式和机制的融会，也揭示了clathrin在介导内吞除外也介导轮回的新功能。

参考文件

https://www.nature.com/articles/s41556-024-01499-4

责编|探索君

排版|探索君

著述开头|“BioArt”

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