【摘 要】
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细胞的物质运输是细胞内的一个复杂而宏大的物流系统,其中一部分物质可以以膜泡的形式进出细胞,而受体介导的胞吞作用因其具有高效率、高选择性等特点,是膜泡运输中非常重要的方式之一。本论文中我们主要研究了两种糖结合蛋白——志贺毒素B亚基(STxB)和半乳凝素-3(galectin-3,Gal-3)的胞吞及分选运输。对他们的胞吞条件、运输途径、亚细胞定位等进行了研究,并通过分子克隆、原核表达的方法制备了一系
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细胞的物质运输是细胞内的一个复杂而宏大的物流系统,其中一部分物质可以以膜泡的形式进出细胞,而受体介导的胞吞作用因其具有高效率、高选择性等特点,是膜泡运输中非常重要的方式之一。本论文中我们主要研究了两种糖结合蛋白——志贺毒素B亚基(STxB)和半乳凝素-3(galectin-3,Gal-3)的胞吞及分选运输。对他们的胞吞条件、运输途径、亚细胞定位等进行了研究,并通过分子克隆、原核表达的方法制备了一系列修饰蛋白,通过比较修饰后蛋白转运的差异进而确定影响其转运的一级结构的特征。志贺毒素(STx)做为细胞毒性因子,其膜上主要受体及转运途径已经被确认:STxB与膜上受体糖鞘脂Globoside3(Gb3)结合后沿早胞内体、高尔基体途径到达内质网,整个过程不经过晚胞内体途径。本论文研究发现,血清条件以及蛋白转运时自身的浓度均对这一途径的转运产生影响,但并不改变其转运的路径。与其他很多可以胞吞进入内质网的蛋白不同,目前未在STxB序列上发现任何引导其逆向运输进入内质网的信号,有观点认为可能是通过其受体所在质膜的回收到达内质网的,但我们通过比较STxB和两种C-端修饰蛋白SBQ和GBQ的运输,发现他们的转运存在差异,推测STxB的C-端可能在转运中发挥作用,因此,我们制备了一系列STxB的C-端修饰蛋白,通过比较STxB、STxB-Myc、STxB-Myc-SGR、STxB-SG-Myc-SGR的亚细胞定位,发现直接与STxB相连的Myc序列影响了STxB从高尔基到内质网的运输,使其更容易驻留在高尔基结构中,进一步比较不同性质氨基酸修饰的蛋白的转运,发现C-端谷氨酸(Glu,E)修饰可以引起蛋白在高尔基体的驻留,且随着-ES、-EES、-EEES、-EEEES中E数目的增加,其滞留效果增强,进一步研究证明酸性氨基酸Asp(D)也具有同样的作用,说明这一现象是由酸性氨基酸产生的而不是E特异性的。当酸性氨基酸不直接与STxB相连时,阻滞作用逐渐消失,如果突变掉末端氨基酸R再在其末尾修饰酸性氨基酸时,其阻滞作用最为明显,说明B亚基末端的碱性氨基酸R提供的微环境对其从高尔基体到内质网的运输是必要的。另外,发现这一现象在小牛血清培养的细胞中更为明显,Myc修饰的STxB在小牛血清培养条件下转运途径发生改变,可以转运进入到一个类似自噬泡的结构当中,而在胎牛血清培养条件下,加有Myc标签的蛋白则很容易发生降解,降解后的STxB按照原路径进行运输。Gal-3作为凝集素家族中研究最为广泛的成员之一,被证实在细胞粘附、细胞分化、血管生成等多项生命活动中发挥作用。但目前对于胞吞和运输的研究还较少,本论文中通过荧光定位的方法明确了Gal-3经由早胞内体/循环胞内体到达晚胞内体/溶酶体的运输途径,该途径可以被乳糖有效地抑制,说明这种胞吞是通过糖脂或糖蛋白受体介导的。通过western blot分析发现在转运的早期,有大量Gal-3快速循环到细胞外,根据循环的速度推测可能是由早胞内体/循环胞内体循环到细胞外。经多种细胞比较验证后发现,这种靶向晚胞内体/溶酶体和快速循环出细胞的途径共存的运输方式在HMEC、CHO、HeLa等细胞中普遍存在,只是在分选分配比例上略有不同,说明这一现象在细胞中具有普遍性。本文最后比较了STxB和Gal-3的胞内运输途径,发现两者运输的途径和速度并不一致,分析它们是通过两种不同的方式进行胞吞运输的,但在转运的早期,STxB的运输囊泡与Gal-3的运输囊泡可能发生部分汇合,在早胞内体和循环胞内体位置都存在不同程度的共定位,而当继续转运时,两种蛋白的运输囊泡分离,分别沿着不同的运输路径运输到不同的亚细胞结构中。
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