Epsin1通过相变调控机制建立泛素化货物内吞的质量检查点

本研究揭示了内吞适配蛋白Epsin1通过相变调控机制建立泛素化货物选择性内吞的质量检查点。研究人员发现Epsin1能动态调节Eps15蛋白的相分离状态：在缺乏泛素时破坏凝聚体稳定性，而在存在多聚泛素时协同稳定凝聚体结构。这种双向调控机制确保了内吞囊泡优先装载泛素化货物，为理解内吞过程的精确调控提供了新范式。该发现发表于《Nature Communications》，对阐明膜运输质量控制机制具有重要意义。

　　

细胞如同精密运作的港口，时刻通过内吞作用(Clathrin-mediated endocytosis, CME)将细胞膜上的蛋白质"货物"运送到细胞内。这个过程中最令人着迷的谜题是：细胞如何确保正确标记的货物被精准装载？特别是那些被打上泛素(ubiquitin)标签、需要特殊处理的膜蛋白。传统观点认为内吞过程主要依赖蛋白质间的刚性结合，但最新研究发现液-液相分离(LLPS)可能在其中扮演关键角色。

美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Jeanne C. Stachowiak团队在《Nature Communications》发表的重要研究，揭示了内吞适配蛋白Epsin1通过相变调控机制建立了一个精密的"质量检查站"。研究人员发现Epsin1能根据泛素化货物的存在与否，动态调节内吞起始蛋白Eps15的相分离状态：当缺乏泛素化货物时，Epsin1会破坏Eps15凝聚体的稳定性；而当检测到多聚泛素链(polyubiquitin)时，Epsin1转而协同稳定这些蛋白凝聚体。这种双向调控机制确保了内吞囊泡优先装载泛素化货物，为理解细胞如何精确控制膜运输过程提供了全新视角。

关键技术方法包括：体外相分离实验系统（使用PEG8K模拟细胞拥挤环境）、荧光标记蛋白动态追踪（Atto系列染料）、活细胞成像（转染HaloTag标记的AP2σ亚基）、基因编辑（CRISPR敲除Eps15）和RNA干扰（siRNA敲低Epsin1）。通过流式细胞术定量分析转铁蛋白(transferrin)内吞效率，结合超高分辨率显微镜观察内吞结构动态。

Epsin1 fails to form protein condensates

研究发现Epsin1本身不能独立形成蛋白凝聚体，即使在高浓度(80μM)或高拥挤度(10% PEG8K)条件下。但有趣的是，它能通过NPF基序与Eps15凝聚体结合，分配系数K_app达8±1。当NPF基序突变后(Epsin1ΔNPF)，这种分配能力显著减弱，证实了EH-NPF相互作用的关键作用。

Epsin1 destabilizes condensation of Eps15 at higher stoichiometric ratios

在1:1摩尔比时，Epsin1完全破坏Eps15凝聚体，使熔解温度(T_m)从32°C降至25°C。这种破坏作用源于Epsin1竞争性结合Eps15的EH结构域，干扰了维持相分离的关键EH-IDR相互作用。

Epsin1 stabilizes condensation of Eps15 when ubiquitin is present

加入四聚泛素(TetraUb)后，Epsin1的作用发生戏剧性逆转：在8:1(Eps15:Epsin1)比例下，TetraUb使混合凝聚体的T_m升至38°C，高于单独Eps15的36°C。这种稳定作用依赖于Eps15和Epsin1的UIM结构域与泛素的多价相互作用。

Epsin1 and ubiquitylation play compensatory roles in endocytic dynamics

活细胞实验显示敲低Epsin1或表达Eps15-DUB（去泛素化酶）都会导致内吞缺陷，短寿命结构(<20s)分别增至42%和47%。但令人惊讶的是，同时去除Epsin1和泛素化时，内吞动力学基本恢复，中间寿命结构(20-180s)占比回升至55%。

Loss of Epsin1 and ubiquitylation from endocytic sites rescues transferrin uptake

流式细胞术证实，虽然单独敲低Epsin1使转铁蛋白内吞减少40%，但同时去除泛素化可完全恢复内吞效率。这种"代偿效应"源于内吞位点密度增加(146%)补偿了个体结构稳定性下降。

Loss of Epsin1 and ubiquitin from endocytic sites disrupts selective internalization of ubiquitylated cargo

关键发现是：野生型细胞中泛素化模型蛋白(1-Ub)在内吞位点的富集程度是非泛素化蛋白(0-Ub)的3倍，但在Eps15-DUB Epsin1 KD细胞中这种选择性完全丧失，证实Epsin1是泛素化货物分选的关键检查点。

这项研究突破了传统内吞调控的认知框架，首次揭示相变调控可以建立内吞质量检查点。Epsin1通过感知泛素化状态双向调节Eps15相分离，如同"分子开关"确保正确货物装载。这种机制可能普遍存在于其他膜运输过程，为理解神经退行性疾病中内吞异常提供新思路。研究还展示了一个精妙的细胞调控范式：当两个组分具有相反功能时，同时去除可能恢复系统平衡，这对设计靶向膜运输的干预策略具有重要启示。