PNAS | 中科院生物物理所胡俊杰团队发现对于蛋白质的移动至关重要的酶

来源：iNature

在真核细胞中，内质网（ER）主要负责蛋白质合成，脂质合成和钙的储存。ER的特征是通常在细胞周边中看到的小管网状网络，由一类完整的膜蛋白，网状结构和REEP形成，然后通过发动蛋白样GTP酶atlastin（ATL）连接。COPII包被的囊泡将蛋白质从ER递送至高尔基体。ER锚定的GEF蛋白Sec12催化小GTP酶Sar1的GTP结合。GTP结合的Sar1重新定位到ER并募集Sec23 / Sec24异二聚体，形成内层。 Sec24通常调节蛋白质包装成新生囊泡，并且进一步吸引Sec13 / Sec31异二聚体，形成外层。 COPII在ERES处组装，标记为蛋白Sec16。然而，ER形态如何干扰ERES中的蛋白质分选和囊泡形成过程仍不清楚。

2019年6月26日，中科院生物物理所胡俊杰团队在国际权威期刊PNAS上发表题为“Atlastin-mediated membrane tethering is critical forcargo mobility and exit from the endoplasmic reticulum”的文章，发现ATL的缺失导致COPII形成的缺陷，COPII缺陷可能是由于蛋白质迁移率和ATL介导的膜束缚改变。这些发现提供了对管状ER网络的生理作用的重要见解。

异常代谢，特别是有氧糖酵解或Warburg效应，已被提出作为PH发展的重要致病机制。已发现PH肺中的许多细胞类型，包括来自IPAH患者的内皮细胞，来自具有实验PH的啮齿动物的PASMC和具有IPAH的人，以及血管从IPAH患者和严重缺氧诱导的肺动脉高压小牛中分离的成纤维细胞严重依赖糖酵解来增加生长。尽管有氧糖酵解是产生腺苷5'-三磷酸（ATP）的低效方式，但它仍然提供大分子，脂质和许多其他支持增殖细胞快速生长的分子。许多糖酵解酶和糖酵解相关分子或调节剂如葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）和6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶（PFKFBs）的上调可在高血压条件下的肺细胞中观察到。尽管存在这些关联，但这些糖酵解酶或调节剂在PH发展中的功能重要性尚未确定。

为了确定PH中的内皮糖酵解增加是否是由PFKFB3的上调引起的，研究人员检测了具有PH的啮齿动物和IPAH患者的PAEC中的Pfkfb3/PFKFB3表达。结果显示，与对照啮齿动物相比，小鼠和PH大鼠的PAECs在mRNA和蛋白质水平上显示出更高水平的Pfkfb3以及更高水平的Pfkfb3活性。同样地，在来自PH肺的远端肺动脉的内皮层上检测到比在对照啮齿动物的肺的内皮层上更大的Pfkfb3免疫染色。在来自IPAH患者的PAEC中检查PFKFB3表达和功能。

ATL介导的膜束缚在COPII形成中的作用

与来自对照受试者的那些相比，来自IPAH患者的PAEC中的mRNA和蛋白质水平的PFKFB3表达也显着增加。与对照肺相比，PFKFB3免疫染色显示在IPAH肺的远端肺动脉的内皮上PFKFB3的表达水平更高。此外，来自IPAH患者和PH大鼠的PAEC表现出增加的糖酵解。为了确定PFKFB3对IPAH患者PAEC中糖酵解增加的贡献，用Ad-shPFKFB3转导PAEC。用Ad-shPFKFB3敲低PFKFB3可抑制乳酸产生。在Seahorse测定中，PFKFB3敲低显着降低了IPAH患者的PAEC的糖酵解，糖酵解能力和糖酵解储备。这些数据表明PFKFB3有助于增加IPAH患者的PAEC中的糖酵解。

肺内皮细胞表达高水平的葡萄糖代谢酶，例如PFKFB3，并因此产生大量葡萄糖代谢物。这些代谢物能够稳定细胞信号分子HIF2A。肺内皮细胞中葡萄糖代谢物对HIF2A的这种稳定作用刺激了生长和炎症因子的产生，从而增强了肺血管的增殖和炎症并加剧了肺动脉高压（PH）。在这项研究中，内皮细胞PFKFB3的阻断抑制啮齿动物模型中的PH发展，表明靶向葡萄糖代谢酶是治疗PH的有希望的策略。

原文链接：

https://www.pnas.org/content/early/2019/06/24/1908409116