两重要生物学手段解析信号传导关键步骤

　　

生物通报道：来自德国Max-Planck生物物理化学研究院神经生物学，膜生物物理学，电子显微镜实验室，以及耶鲁大学医学院，瑞士巴塞尔大学，日本冈山医学院等处的研究人员以突触囊泡的机制为model，结合定量生物化学和生物物理学方法，提出了一个研究细胞内整体运送器官的方法，为进一步了解细胞运送物质的机制提供了重要信息。这一研究成果公布在11月17日《Cell〉杂志封面上。

原文摘要：
Cell, Vol 127, 831-846, 17 November 2006
Molecular Anatomy of a Trafficking Organelle
[Abstract]

囊泡传送是真核细胞膜运送（Membrane traffic）的一个关键过程，主要是通过从供体室（donor compartment）出芽形成囊泡，然后融合到受体室中去，神经递质就是以囊泡的形式再以出胞作用的方式释放出来的。关于这个过程出芽和融合的一般规律目前也了解的比较清楚，并且其中包含的蛋白也有许多被发现了，但是传送器官的整体详细描述至今仍然未被科学家们确定。

在这篇文章中，Shigeo Takamori等人以突触囊泡为例，确定了其中的蛋白和脂类的组成，描述了囊泡大小，密度和聚集态，计算得到了每个囊泡的平均蛋白和脂质量，并且也了解了一些主要组成的拷贝数。这一模型整合了所有的数据，其中也包括许多蛋白的结构模式。通过这一囊泡模型研究人员发现突触囊泡主要由蛋白组成，其中令人惊讶的是这些传送蛋白种类非常多，囊泡的质子-ATPase（vacuolar-type H+-ATPase,V-ATPase）是个例外－－只出现在一两个拷贝中，但包含了膜传递和神经递质必需的许多蛋白的拷贝。

这一研究将定量生物化学和生物物理学的方法相结合了起来，获得了大鼠大脑中突触囊泡的蛋白和脂质组成信息，也为在分子水平上对囊泡进行研究提出了一种定量方法，值得借鉴。（生物通：万纹）

Science：再回首2006年细胞信号转导研究

细胞表面所接收的信号怎样传递到胞内，介导复合物的产生和发育过程的？上周，Science杂志与信号转导知识环境(Signal Transduction Knowledge Environment，STKE)协作，就这些问题进行了整理。在Science的前瞻性文章（Perspective articles）和STKE的细胞信号转导（Cell Signaling）数据库中的相关图谱，高度强调了三种类型的受体——控制植物大小（plant size）的油菜类固醇(brassinosteroid)受体、控制酵母杂交的G蛋白偶联受体、控制动物细胞命运的Notch受体，引起的信号转导途径。

Brassinosteroids是与植物细胞的生长、分裂、分化和生殖发育有关的植物激素。 Belkhadir 和Chory (p. 1410)发现，Brassinosteroids的受体BR1是膜定位的富亮氨酸重复序列（membrane-localized Leucine-rich repeat，生物通编者译）受体激酶，BRI所启动的激酶级联反应最终能够控制基因的表达。拟南芥（Arabidopsis thaliana）中的实验证实BR1是一种丝氨酸-苏氨酸激酶（serine-threonine kinase），其所启动的过程抑制BIN2活性。BIN2也是一种植物激素，在植物中的作用与糖原合酶激酶-3(glycogen synthase kinase-3，GSK-3)在动物中的作用类似。拟南芥（Arabidopsis）的BIN2定位于核中，而动物的GSK-3定位于胞质中。BIM与动物转录因子Myc类似，与Brassinosteroids的响应因子（response factor）BES相互作用，提高BES的活性。因此，Brassinosteroids途径的每一步：从类固醇激素样配基（steroid hormone-like ligands）到核中的转录因子，在动物途径中都能找到相似的步骤，然而，在已知的动物信号途径中找不到具有Brassinosteroids整个途径特征的途径。

即便研究的非常透彻的途径也暴出了许多新秘密。酵母杂交反应是被广泛研究的G蛋白偶联受体途径，其中Gβγ亚结构因为激活有丝分裂原激动蛋白激酶级联反应（mitogen-activated protein kinase cascade），一直是研究的焦点。最近，Slessareva 和Dohlman (p. 1412)对Gα亚基参与杂交信号的传递的方式进行了描述：在内体（endosome）与磷酸肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase ，PI3K）结合，刺激产生phosphoinositide 3-phosphate。不仅Gγ在酵母杂交反应中的位置和功能以前都是未知的，而且发现PI3K的调节亚单位似乎参加非经典的Gβ（Gα胞浆定位所需亚基）途径，这些发现勿庸置疑，会加速其它途径中相似相互作用的研究。

Notch信号途径在动物发育过程中发挥关键作用，途径发生异常会引起特定类型的白血病。Ehebauer 等(p. 1414)对Notch跨膜受体与相邻细胞的跨膜配体之间的相互作用的方式进行了阐述。这种相互作用导致Notch胞内区（Notch intracellular domain ，NICD）的分裂和释放，游离的胞内区转移到核内，调节基因表达。Notch的分裂开辟了一个新的研究领域，Notch胞内区的分裂为胞外区的首次分裂提供了多种后选蛋白酶，仍存在的问题是这种第二次分裂事件的发生部位，是发生在浆膜还是胞内。Notch与其它成形素信号（morphogenic signals）共同作用，控制细胞命运。因此，弄清Notch信号途径在更为复杂的信号途径网络中的角色和地位，依旧是一个值得研究的关键途径。了解这些不仅有助于研究动物发育，而且为治疗失去分化能力引起的疾病（癌症）开启了新的大门.