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PI4KIIα调控CD36从高尔基体往质膜转运的机制

批准号:
32100539
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王娟
依托单位:
学科分类:
细胞器及亚细胞结构、互作与功能
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王娟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
棕榈酰化修饰能够作为一种分选信号介导蛋白质在细胞内的转运,但其机制不清。我们前期工作发现棕榈酰化修饰对清道夫受体CD36从高尔基体往质膜的分选及其脂肪酸吸收活性是必需的。本课题预实验过程中,我们以CD36为模式蛋白研究了棕榈酰化介导蛋白质从高尔基体往质膜转运的机制,发现磷脂酰肌醇4-激酶(PI4KIIα)在这个过程中扮演着重要的角色。为了进一步研究PI4KIIα的作用及分子机制,我们将从以下三个方面展开研究:1) 借助RUSH系统等明确PI4KIIα在CD36分选中的作用;2)借助突变和相互作用技术等明确PI4KIIα识别CD36的分子基础,分离并鉴定CD36分选过程中识别PI4P的蛋白,解析PI4KIIα在CD36分选中的分子机制;3)结合SILAC等方法揭示PI4KIIα在分选棕榈酰化修饰蛋白中的普适性。本项目有望揭示棕榈酰化修饰介导蛋白质分选的新机制。
英文摘要
Protein S-palmitoylation is a post-translational modification in eukaryotic proteins and it is the covalent attachment of the palmitoyl group to the thiol group of a Cys residue. It functions as a sorting signal to direct proteins to their destinations; however, the underlying mechanism is unknown. We have previously shown that the palmitoylation of CD36, a scavenge receptor, is required for the intracellular sorting from Golgi to the plasma membrane and fatty acid uptake activity. In the preliminary studies of this project, we use CD36 as a model protein to study the sorting mechanism of palmitoylated proteins from Golgi to plasma membrane. We find that PI4KIIα plays a key role in this process. To further dissect the role of PI4KIIα, we will perform the following experiments: 1) Confirm the roles of PI4KIIα in the sorting of CD36 by the RUSH system; 2) Elucidate how PI4KIIα recognizes CD36 using techniques like site-directed mutagenesis and protein interaction. Identify the protein that recognize PI4P and uncover the underlying mechanism of how PI4KIIα facilitates the sorting of CD36; 3) Explore whether PI4KIIα plays a general role in sorting palmitoylated proteins from Golgi to the plasma membrane using SILAC. Our study will help to identify the mechanism of palmitoylation-based protein sorting, and shed insights into intracellular trafficking of proteins with lipid modifications.
棕榈酰化修饰能够作为一种分选信号介导蛋白质在细胞内的转运,但其机制不清。实验室前期研究发现,CD36和EGFR是两个依赖于棕榈酰化修饰定位在质膜上的蛋白,并且发现小G蛋白ARF6 在介导棕榈酰化蛋白从高尔基体往质膜分选过程中发挥重要作用。但是高尔基体上的棕榈酰化蛋白是如何被识别并进行分选的,目前并不清楚,这也是本论文的主要研究内容。我们首先通过串联亲和层析的方法捕捉了 CD36 或 EGFR 所在的囊泡上的 蛋白,发现 PI4KIIα(磷脂酰肌醇-4-激酶 II 型 α 亚型)是候选蛋白之一。PI4KIIα 被报道主要定位在高尔基体和囊泡上,具有将 PI 磷酸化成 PI4P的激酶活性。我们在细胞中敲除其编码基因 PI4K2A,发现能够破坏CD36和EGFR的质膜定位。进一步研究发现PI4KIIα介导了CD36和EGFR从高尔基体反面网络结构(TGN)上开始的分选转运。通过同位素标记定量质谱(SILAC),我们证明 PI4KIIα介导多种棕榈酰化蛋白从高尔基体往质膜的分选过程,发挥了普适性的作用。机制研究表明,PI4KIIα 既依赖于其棕榈酰化修饰,也依赖于其激酶活性发挥作用,PI4KIIα 的棕榈酰化修饰介导其在高尔基体上的脂筏聚集,通过棕榈酰化修饰之间的相互作用招募棕榈酰化修饰的底物蛋白,并介导其从高尔基体出芽;囊泡出芽之后 PI4KIIα 通过其激酶活性产生PI4P,后者可以招募GGA2。接着GGA2识别并进一步招募 ARF6,帮助囊泡分选到质膜。我们的研究揭示了PI4KIIα 在介导棕榈酰化蛋白从高尔基体分选到质膜过程中的重要作用,为棕榈酰化蛋白质的分选转运提供了重要的理论支撑。
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