Cell Rep | 符傳孩課題組解析內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白Erg28抑制微管成核的作用機(jī)制

微管 骨架在細(xì)胞分裂、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸和膜細(xì)胞器形態(tài)分布等多種生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用。微管成核是微管從頭組裝的過(guò)程，主要由 γ 微管蛋白復(fù)合物（ γ -TuC）和CM1蛋白共同介導(dǎo)【1】。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核生物中最大的膜包被細(xì)胞器，其形態(tài)及分布依賴微管骨架及其結(jié)合蛋白【2】。然而，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是否直接參與調(diào)控微管成核目前還不清楚。

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)符傳孩教授團(tuán)隊(duì)在Cell Reports雜志發(fā)表了The endoplasmic reticulum protein Erg28 restrains Mto1-Mto2-γ-TuSC-mediated microtubule assembly文章，闡明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白Erg28抑制γ-TuSC和CM1蛋白Mto1之間的相互作用，最終抑制微管成核的作用機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)大規(guī)模的基因缺失篩選庫(kù)篩選到了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白Erg28，其基因缺失導(dǎo)致細(xì)胞中微管數(shù)量顯著增多，且這一功能并不依賴Erg28在甾醇合成通路中的功能。Erg28是定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜的4次跨膜蛋白，在空間上與 γ -TuC和Mto1在核膜處以及微管壁上部分共定位，提示Erg28可能與 γ -TuC和Mto1相互作用。該團(tuán)隊(duì)利用體外Pull-down實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一相互作用，并且在免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Erg28和 γ -TuC與Mto1結(jié)合時(shí)具有不同的親和力，提示二者可能競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Mto1。進(jìn)一步，該團(tuán)隊(duì)利用體外競(jìng)爭(zhēng)性Pull-down實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞內(nèi)IP實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Erg28抑制 γ -TuSC與Mto1的結(jié)合，并通過(guò)基于TIRF（total internal reflection fluorescent）顯微鏡的體外微管重組實(shí)驗(yàn)觀察到Erg28直接抑制微管成核。另外，在 erg28 缺失的細(xì)胞中回補(bǔ)表達(dá)不同物種的Erg28同源蛋白，表明Erg28抑制微管成核的功能可能在進(jìn)化上保守。

Erg28除了跨膜結(jié)構(gòu)域之外，還包含較短的暴露于胞質(zhì)中的N和C端結(jié)構(gòu)域。細(xì)胞內(nèi)回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明Erg28的N端結(jié)構(gòu)域是其發(fā)揮抑制微管成核功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域。為了直接驗(yàn)證Erg28在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的抑制作用，該團(tuán)隊(duì)將Mto1人為錨定于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜且成功在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜組裝微管。Erg28及其N端結(jié)構(gòu)域顯著抑制“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-Mto1”所介導(dǎo)的微管組裝。

由 erg28 缺失引起的微管數(shù)量增多導(dǎo)致細(xì)胞核發(fā)生嚴(yán)重形變，而這一現(xiàn)象通常與衰老和癌癥的發(fā)生相關(guān)，提示Erg28在這些方向的潛在功能。

綜上所述，這項(xiàng)研究工作揭示了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白Erg28抑制由 γ -TuC和Mto1介導(dǎo)的微管成核，并維持細(xì)胞間期微管數(shù)量和細(xì)胞核形態(tài)的作用機(jī)制，也為細(xì)胞器和細(xì)胞骨架之間的協(xié)同互作及相互調(diào)控研究提供思路。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部符傳孩教授為該論文的通訊作者，其課題組博士后鄭圣男為本文第一作者。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部姚雪彪教授，劉行教授和許超教授，武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)部的姜愷教授提供了重要幫助。該項(xiàng)工作獲得無(wú)膜細(xì)胞器與細(xì)胞動(dòng)力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、合肥微尺度國(guó)家研究中心分子與細(xì)胞生物物理研究部的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117260

制版人：十一

參考文獻(xiàn)

1. Choi, Y.K., Liu, P.F., Sze, S.K., Dai, C., and Qi, R.Z. (2010). CDK5RAP2 stimulates microtubule nucleation by the γ-tubulin ring complex.Journal of Cell Biology191 , 1089-1095. 10.1083/jcb.201007030.

2. Grigoriev, I., Gouveia, S., Van der Vaart, B., Demmers, J., Smyth, J.T., Honnappa, S., Splinter, D., Steinmetz, M.O., Putney, J.W., Hoogenraad, C.C., and Akhmanova, A. (2008). STIM1 is a MT-plus-end-tracking protein involved in remodeling of the ER.Current Biology18 , 177-182. 10.1016/j.cub.2007.12.050.

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