2024年4月2日，華中科技大學88858cc永利官网/細胞架構研究中心季維克課題組和深圳灣實驗室鄧麟課題組合作在Cell Discovery（IF=33.5）在線發表了題為“RhoBTB3-SHIP164-Vps26B 複合體調控早内吞體出芽結構的生物發生”（Biogenesis Biogenesis of Rab14-positive endosome buds at Golgi–endosome contacts by the RhoBTB3–SHIP164–Vps26B complex）的研究論文。該研究發現SHIP164定位于高爾基體-早期内吞體膜接觸，與Retromer蛋白Vps26B和高爾基體蛋白RhoBTB3形成蛋白複合體，通過介導高爾基體與早期内吞體出芽結構之間的膜脂轉運，調控早期内吞體膜脂組成，促進早期内吞體出芽過程中的膜擴張。

内吞分選作為細胞活動的基本過程之一，決定了内膜系統上衆多蛋白的命運，從而影響多種重要的細胞過程，比如營養物質攝取、細胞信号轉導、胞内離子穩态等，其調節紊亂和多種神經疾病、糖尿病、免疫性疾病密切相關。

早期内吞體是貨物分選早期階段的關鍵部位，運往質膜或高爾基體的貨物首先被分選進入早期内吞體的特殊膜結構-出芽結構，然後通過膜分裂實現出芽結構與早期内吞體的分離，進一步通過循環途徑返回質膜或高爾基體。另一方面，要被降解的貨物則留在早期内吞體中，随着内吞體成熟，最終在溶酶體中降解。因此，出芽結構在貨物分選中發揮關鍵作用。出芽結構是貨物分選過程中在内吞體上從頭發生的一種特化膜結構，其發生起始于貨物接頭複合體，如retromer或retriever，對不同回收貨物進行識别富集，并招募出芽發生和分裂所必需的因子。其中，貨物接頭複合體結合WASH複合體，進而結合并激活Arp2/3，激活微絲聚合，在出芽結構上生成分支肌動蛋白結構，促進出芽結構形成和穩定、貨物結合和分裂。目前，學界對出芽結構生物發生的分子機制仍未完全理解，出芽過程中膜脂獲取的分子機制仍然未知。

VPS13是一種新型的轉脂蛋白，具有高度保守的長疏水溝槽結構。通過與不同細胞器上的銜接蛋白相互作用，VPS13蛋白可以在兩個細胞器之間的膜接觸位點架起橋梁，進行脂質轉運，從而實現細胞器膜的生長擴張，促進細胞器的發生。研究指出，VPS13家族蛋白ATG2定位于内質網-自噬體膜接觸，通過将磷脂分子從内質網轉運到自噬體，促進自噬體膜擴張，最終形成成熟自噬體；在酵母減數分裂過程中，Vps13蛋白利用轉脂活性為孢子膜的發生提供脂質。因此VPS13蛋白在細胞器發生以及脂質穩态的維持方面具有重要的作用。

SHIP164具有特征性的長疏水溝槽結構，其結構與VPS13蛋白高度相似，屬于VPS13家族。研究指出，SHIP164與Syntaxin-6存在相互作用，可能在早期/循環内吞體到高爾基體的貨物運輸過程中起作用。臨床研究表明，SHIP164是帕金森病的重要風險因子，其突變與該重大疾病直接相關。目前學界對于SHIP164的定位、精确細胞功能場景及其分子機制尚不明确，因此也缺乏對SHIP164突變緻病的理解。

在本項工作中，研究人員首先利用小GTPase文庫結合高通量活細胞成像進行篩選，鑒定了SHIP164互作蛋白RhoBTB3。RhoBTB3是一種ATPase，在高爾基體-内吞體轉運過程中起作用。生化實驗表明，SHIP164 N末端的Chorein N domain結合RhoBTB3。另一方面，通過體外pull-down結合質譜分析，鑒定了SHIP164 C末端的互作蛋白Vps26B。Vps26B是Retromer複合體的組分，參與早期内吞體貨物的分選及出芽結構的發生。Vps26B的同源蛋白Vps26A并不與SHIP164互作，提示SHIP164與Vps26B互作高度特異。

随後，研究人員通過對細胞内不同Rab标記的内吞體進行篩選發現，敲除SHIP164會特異性影響Rab14标記的内吞體的大小和數量。Rab14定位于早期内吞體及相關膜轉運載體，作用于貨物從内吞體向高爾基體轉運。生化實驗表明Vps26B是Rab14的效應因子，Rab14的活性同時調控Vps26B和SHIP164向早期内吞體的招募。研究人員通過高分辨率成像發現，敲除SHIP164會抑制出芽結構的形成。功能回補實驗表明，野生型SHIP164能夠有效逆轉SHIP164敲除導緻的出芽異常，但是脂轉移活性缺失的突變體卻無法逆轉該表型，表明SHIP164介導膜脂轉運調控早期内吞體出芽。

根據以上結果，研究人員提出了一個工作模型。Retromer蛋白Vps26B是Rab14效應子，激活的Rab14将Vps26B招募到潛在的早期内吞體出芽位點，然後Vps26B招募SHIP164。當早期内吞體與高爾基體形成動态接觸時，SHIP164、Vps26B和RhoBTB3在接觸位點形成Vps26B-SHIP164-RhoBTB3複合物。SHIP164介導磷脂在高爾基體和早期内吞體之間的轉運，調控二者的膜脂組成，從而促進早期内吞體出芽的形成，确保貨物的精确分選和轉運。目前學界認為内質網與内吞體的膜接觸對于内吞體動态及出芽結構與内吞體的分離步驟發揮關鍵作用。這項工作首次發現高爾基體在内吞體出芽發生中發揮重要作用，揭示了膜接觸/脂轉運調控貨物分選的新模式，拓展了學科前沿，為後續VPS13蛋白相關研究提供了新的方向。因為SHIP164與帕金森等疾病密切相關，這項研究也為探索這類重大疾病發病機制提供了新的切入點。

華中科技大學88858cc永利官网博士畢業生王靜茹（目前就職于空軍軍醫大學唐都醫院）和華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院麻醉科熊娟為該論文的第一作者，季維克教授和鄧麟研究員為該論文的通訊作者。該工作得到國家自然科學基金、科技部和深圳灣同舟學者項目資助。

文章鍊接：https://www.nature.com/articles/s41421-024-00651-6