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胞吞作用(endocytosis)在生物体多个生理过程中扮演着不可或缺的角色,诸如营养物质的吸收,信号传导,生长发育等方面。在被内吞的货物分子向溶酶体运输的过程中,早期胞内体(earlyendosome)和晚期胞内体(lateendosome)需要发生同型融合,并在早、晚期胞内体之间进行转换。现已发现多个调控因子参与该过程并发挥正向调节作用。然而,与内吞相关的细胞器之间的同型融合及转换是如何被负调控的却知之甚少。
本论文研究利用线虫为模式系统,发现一个未知功能的基因-sorf-1((s)uppressorof(or)ganell(f)usion)并揭示其可以负调控胞吞后运输过程中细胞器的融合。在sorf-1缺失突变体的类巨噬细胞(coelomocytes)中,胞内体和溶酶体与野生型相比均有轻微增大。而在rab-7和sorf-1的双突变体中可以形成一个巨大的、具有早期胞内体性质的泡状结构,充斥整个类巨噬细胞。由于SAND-1-CCZ-1是RAB-7蛋白的GEF,可促使RAB-7向活性状态的转化而介导早期胞内体向晚期胞内体的转换。因此这三个基因的突变在很多方面显示了非常相似的表型。与rab-7,sorf-1双突变体相似,在sorf-1与sand,ccz-1的双突变体的类巨噬细胞中也被观察到同样的泡状结构。HOPS复合体的VPS-33亚基发生缺失突变后可完全抑制该泡状结构的形成。这一结果表明sorf-1的功能缺失突变可以增强早期胞内体的融合。通过深入研究后我们还发现,sorf-1缺失后可以补救由arl-8缺失引起溶酶体发生的缺陷。鉴于ARL-8主要参与晚期胞内体和溶酶体的融合过程,我们推测sorf-1本身也可能负调控该步骤。蛋白质相互作用研究表明SORF-1可与SAND-1发生相互作用,但它们之间的互作可以被CCZ-1所打破。进一步研究发现SORF-1可以通过VPS-18和VPS-33与HOPS复合体相互作用。上述遗传与生化研究结果表明,SORF-1可能通过与HOPS复合体发生相互作用而负调控细胞内吞通路中的多种细胞器之间的融合过程。同时SORF-1也可能通过SAND-1参与早期胞内体向晚期胞内体的转换过程。
SORF-1与人的WDR91蛋白同源,后者是一个未知功能的蛋白。将WDR91特异地表达在线虫的类巨噬细胞中可以补救sorf-1缺失突变体的表型。这一结果显示了该基因在不同物种间具有功能上的保守性。因此,对线虫SORF-1及人WDR91的功能研究将会揭示细胞内吞相关细胞器发生的精确调控机制。