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研究发现动物禁食中孔道形成蛋白驱动脂类营养输送
2022-09-09 来源:生物毒素与人类疾病学科组 作者:张云 史志宏
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  自然界中的动物由于生存环境的季节性变化而经历不同程度的营养缺乏过程。在饥饿状态和向组织实质细胞输送脂质产物时,从脂肪组织释放到血液中的脂肪酸可以与白蛋白结合,经由内皮细胞的跨细胞运输被组织实质细胞吸收,从而实现能量供应。然而,白蛋白和/或白蛋白结合的脂肪酸的细胞摄取和外排的方式和机制是目前有待解决的重要科学问题。 

  细胞膜系统是维持细胞与外界物质交流、环境适应的屏障,因此在进化过程中也产生了作用于细胞膜系统的孔道形成蛋白。但是,长期以来孔道形成蛋白被认为是细胞死亡的诱导剂,主要作为微生物感染的毒力因子或宿主的免疫效应分子。中科院昆明动物研究所张云课题组在长期对两栖类动物大蹼铃蟾Bombina maxima的研究中发现了孔道形成蛋白βγ-CAT (PNAS, 2014; J Immuno, 2021; Commun Biol, 2022),并揭示该蛋白机器受氧分压的精准调控组装 (J Biol Chem, 2020)βγ-CAT可以通过刺激驱动胞饮作用和外泌体的释放来维持蛙类水平衡(Commun Biol, 2022)。在大量实验证据上,该课题组总结提出了以 βγ-CAT及其调控网络为代表的驱动细胞囊泡化输送的新型孔道形成蛋白系统,及该创新性系统作用于营养吸收和代谢调控的新范式(Zool Res, 2021) 

  目前进一步揭示该创新性的驱动细胞囊泡化输送的孔道形成蛋白系统在两栖类动物大蹼铃蟾B.maxima血液里呈常态化表达,约占血液蛋白成份含量的千分之一,是动物禁食的及时响应因子,此类蛋白具有驱动大分子脂类营养物质跨内皮细胞输送,为肌细胞提供营养的重要功能。论文 Pore-forming protein βγ-CAT promptly responses to fasting with capacity to deliver macromolecular nutrients 已在线发表于美国实验生物学会联合会会刊FASEB Journalhttps://doi.org/10.1096/fj.202200528R。由于βγ-CAT孔道形成蛋白系统介导了基础的细胞物质摄取和输送功能及其调控的细胞膜活性分子基础,可以理性预测:类似功能与机制的孔道形成蛋白系统在鱼类,两栖爬行动物,鸟类和哺乳动物中具有相应的保守性和普适性。 

  中科院昆明动物所博士研究生史志宏和硕士研究生赵重为文章的共同第一作者,昆明动物所张云研究员为文章的通讯作者。研究获得国家基金委项目(31572268, U160222531872226)资助和"云岭学者"计划的资助。 

   两栖动物孔道形成蛋白βγ-CAT系统驱动大分子脂类营养物质跨内皮转运 


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