2021年4月8日，華中科技大學88858cc永利官网史岸冰教授課題組在Journal of Cell Biology (JCB)在線發表了題為RTKN-1/Rhotekin shields endosome-associated F-actin from disassembly to ensure endocytic recycling (RTKN-1/Rhotekin通過穩定内吞體上微絲網絡結構來調控内吞循環運輸) 的研究論文。

細胞通過内吞攝取胞外物質從而與外界進行物質能量攝取及信息傳遞。内吞過程中，部分質膜包裹胞外物質形成内吞小泡進入到胞内，随之進入胞内的還有質膜磷脂組分及蛋白受體等。循環運輸可将部分内吞的受體及膜組分從胞内運回細胞質膜，維持膜組分的穩定組成并高效介導功能受體的循環利用。内吞循環運輸過程受到精确調控，在細胞的多種生物學過程中發揮了重要作用，其中包括信号傳導、細胞分裂、細胞遷移、免疫應答等，循環運輸紊亂将導緻癌症、II型糖尿病及神經退行性疾病的發生。

微絲網絡在細胞内以一種高度動态的狀态存在，微絲的聚合、解聚及重構為膜運輸提供運輸軌道、動力及結構支撐。有文獻報道annexin A2及 Spire1介導早期内吞體上actin的成核過程，随後在Arp2/3的作用下形成actin patch，可能參與了早期内吞體上膜形變及出芽過程。另有研究發現在循環貨物hTfR的氨基酸序列中加入泛素序列後，hTfR則進入降解途徑，但在加入泛素序列的基礎上再插入一段微絲結合序列，則可将hTfR從降解途徑中挽救，使其返回循環運輸通路。此外，有研究發現内吞體上的管狀微結構域的穩定性由局部的微絲維持，協助循環途徑貨物分選。純化的WASH能夠激活Arp2/3的actin成核過程，并直接與脂質體結合，缺乏WASH後内吞體也出現大量延伸的管狀内吞體，與dynamin缺失相似。PTRN-1為微管負端穩定因子，定位于分選内吞體，能通過CH結構域結合CYK-1/formin并激活其微絲聚合活性，從而維持循環運輸的運行。綜上所述，微絲骨架為膜運輸提供動力及支撐作用，尤其在循環貨物的分選過程中發揮重要功能。

鑒于微絲骨架與循環運輸之間存在密切的功能聯系，且其功能細節研究尚不全面，因此研究人員通過RNAi雙重篩選希望尋找循環運輸相關的微絲調控蛋白，以理解在循環運輸不同步驟中微絲動态發揮的具體作用。研究人員分别以CIE循環貨物hTAC及微絲骨架标記物Utrophin-CH為指标在線蟲全基因組中進行RNAi篩選，發現了PTRN-1及RTKN-1/Rhotekin/RTKN等參與微絲及循環運輸調控的候選蛋白。其中，Rhotekin在哺乳動物中被發現為Rho效應因子，在多種類型癌症中檢測到Rhotekin蛋白質表達量顯著升高。在胃癌組織中，RTKN表達量高于正常組織，且NF-κB信号通路被顯著激活，細胞表現出較高的抗凋亡能力。在肺癌細胞系A549中，敲降RTKN導緻細胞的生長受到影響，發生凋亡的細胞數量增多。

線蟲RTKN-1為哺乳動物Rhotekin同源物，其蛋白質結構包含N端RBD結構域，中間PH結構域及含有PRM（proline-rich motif）的C端組成。研究人員發現rtkn-1(ok1404)突變導緻線蟲腸細胞中循環運輸貨物顯著累積于RAB-5标記的早期内吞體中，說明内吞循環運輸發生紊亂。同時，微絲網絡結構受到嚴重破壞。體外實驗檢測到RTKN-1通過RBD結構域結合微絲，但并不影響微絲的聚合、解聚及成束過程。由于動态成像結果顯示微絲網絡動态增加，研究者推測RTKN-1可能負調控微絲解聚過程。與推論相符，實驗結果顯示在UNC-60A/cofilin介導的微絲解聚體系中添加RTKN-1後微絲解聚過程發生顯著延緩。進一步研究發現，UNC-60A過表達後微絲骨架結構減少，且循環運輸發生紊亂；在rtkn-1(ok1404)突變中進一步敲降UNC-60A，可明顯恢複微絲結構，并有效緩解循環運輸受阻現象，說明RTKN-1的循環調控作用依賴于其維持的微絲結構完整性。

RTKN-1主要定位于循環内吞體，敲降PI(4,5)P2合成相關激酶會導緻RTKN-1标記的點網狀結構減少。同時，RTKN-1 PH結構域特異性的與PI(4,5)P2标記物具有高水平共定位，因此研究人員認為RTKN-1的循環内吞體定位主要由其PH結構域對PI(4,5)P2的親合性決定。RTKN-1通過其CT端與RBD結構域發生分子間互作可形成寡聚體，寡聚體形成缺失的RBD-PH片段雖能結合微絲，但不具備延緩UNC-60A介導的微絲解聚能力。因此，寡聚化在RTKN-1調控微絲的功能中很可能發揮了重要作用。此外，實驗結果發現RTKN-1與SDPN-1具有蛋白質相互作用，SDPN-1缺失後RTKN-1的胞内定位發生異常。綜上所述，本研究發現SDPN-1協助RTKN-1定位到其正确的内吞體功能位置，RTKN-1可能以多聚體形式保護微絲免受UNC-60A介導的解聚作用，從而維持循環内吞體上微絲網絡結構完整性，調控循環運輸的有序運行。

華中科技大學88858cc永利官网博士後嚴雁玲為該論文的第一作者，史岸冰教授為通訊作者，博士生劉帥、胡燦、謝超逸、趙琳玥協助完成了本研究的生物化學實驗和轉基因動物制備等工作。

原文鍊接：

https://rupress.org/jcb/article/220/5/e202007149/211976/RTKN-1-Rhotekin-shields-endosome-associated-F