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中國科技大學PNAS細胞動力學研究新發現
點擊次數：530 發布時間：2013-6-22
來自中國科技大學的研究人員在新研究中，揭示了GTP酶激活蛋白ACAP4調控細胞膜動力學的結構基礎及分子機制，這一研究對于深入了解腫瘤細胞轉移信號通路及調控提供了一些重要的新線索，相關研究發現發表在6月17日的《美國科學院院刊》（PNAS）上。
文章的通訊作者是中國科技大學的姚雪彪（Xuebiao Yao）教授，姚教授是我國教育部*“長江學者特聘教授”，現任中國科學技術大學教授、安徽細胞動力學與化學生物學省級實驗室主任。主要從事細胞周期分子調控網絡機制及蛋白質分子時空動力學調控機制方面的研究。
ADP核糖基化因子（ARFs）是真核細胞中廣泛表達的且是高度保守的GTP結合蛋白家族，是Ras超家族成員之一。從生化特性和序列相似性上，ARFs蛋白分為ARF蛋白和ARF相似蛋白。ARF6是*在細胞質膜上發揮功能的ARF蛋白，GTP結合的ARF6調節內吞膜的運輸，同時調節在細胞外周的細胞骨架變化。有研究報道，ARF6與GTP或GDP結合的周期性變化是調節乳腺癌細胞侵襲的必要條件。目前對于ARF6介導的細胞遷移分子機制仍然知之甚少。
在早前的研究中，姚雪彪課題組鑒定出了ARF6蛋白特異性的GTP酶激活蛋白ACAP4。并證實在非表皮生長因子（EGF）刺激下，ACAP4的過表達抑制ARF6被招募到膜皺褶處，但在EGF的刺激下，ACAP4與AFR6共定位于actin豐富的膜皺褶上。ACAP4是ARF介導的膜泡運輸，膜-細胞骨架重排以及腫瘤細胞遷移的調控因子。然而，對于目前ACAP4調控細胞質膜可塑性的分子機制仍不是很清楚。
在這篇文章中，研究人員證實EGF磷酸化ACAP4 的N-末端BAR（Bin, Amphiphysin, and RSV161/167）結構域Tyr34 位點是細胞質膜重塑的必要條件。通過對該結構域進行結構分析，研究人員發現BAR結構域調控了膜曲率（membrane curvature）。當受到EGF刺激時，細胞ACAP4的Tyr34位點磷酸化，隨后提高了ACAP4同源二聚體曲率。在體外實驗中，研究人員證實模擬磷酸化的ACAP4突變體具有脂質結合活性，轉入模擬磷酸化的ACAP4突變體的細胞顯示成管現象。表達模擬磷酸化的ACAP4突變體促進了ARF-6依賴性的細胞遷移。
這些研究結果表明，在細胞遷移過程中EGF通過引起BAR結構域磷酸化，控制了ACAP4與細胞膜的結合和質膜動力學。為解析磷酸化修飾ACAP4蛋白在不同微環境中調控腫瘤細胞轉移可塑性與動力學提供了新的線索。新研究工作揭示了BAR結構域*磷酸化是細胞遷移的重要調控機制，為腫瘤細胞轉移信號轉導通路的研究與干預提供了契機。