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Cell:纤毛G蛋白偶联受体与细胞外囊泡之间信号转导调控

2016.12.29


  纤毛(cilium)是一种细胞表面比细胞小5000倍的小仓室,集中了Hedgehog信号传导、视觉、嗅觉和体重稳态的受体。通过维持其自身的第二信使环状AMP(cAMP)和Ca2+的浓度,纤毛为信号分子提供了独特的反应条件,这些信号分子在通路激活时动态进入和离开纤毛。例如,Hedgehog通路的激活触发G蛋白偶联受体(GPCR)GPR161的纤毛出口(ciliary exit),导致的纤毛体cAMP水平的降低促进随后的信号传导步骤。信号依赖性纤毛出口可以延伸到一些光转导分子和GPCR生长抑素受体3(SSTR3)和神经肽Y受体2(NPY2R)。然而,这种纤毛出口对信号转导的功能重要性仍然比较有争议。

  用于将活化的GPCR从纤毛回收回细胞的常规途径依赖于构象传感器β-arrestin 2和BBSome(一种巴尔得-别德尔综合征 蛋白复合体,其与Arf样的GTP酶会形成膜包被复合体Arl6/Bbs3)。同时,细胞胞吐作用(ectocytosis)最近被发现作为单细胞绿藻衣藻的替代纤毛出口途径出现。在胞吐作用过程中,纤毛或质膜的局部向外弯曲释放出细胞外囊泡(EV),称为ectosome或微囊泡。尽管纤毛胞吐作用可能代表衣藻属的专用方式,但由于纤毛具有暴露于细胞外环境的唯一的膜结构,哺乳动物和线虫EV的分析已经检测到部分在纤毛中发现的几种蛋白质,特别是多囊肾病(PKD)蛋白纤维细胞毒素/PKHD1和多囊蛋白-2/PKD2和突起特异性蛋白prominin。然而,EV也可以源自多泡体分泌,并且这种类型的EV(称为外泌体exosome)可以在与纤毛膜融合从而将蛋白质递送至纤毛。因此与纤毛相关的膜芽可以分为与纤毛融合的外泌体或从纤毛出芽的ectosomes。鉴于在蠕虫和哺乳动物中纤毛相关EV的起源的多个假说,纤毛胞吐作用的进化保守性仍有待确定。类似地,纤毛胞吐作用的条件性触发和分子机制以及吞吐之间的相互作用在很大程度上仍是未知的。最后,EV介导的功能范围仍然是一个悬而未决的问题。虽然EV最初被认为细胞清理的方式,但EV携带信息进行细胞间传递的设想已经取代了先前的假设,比如本研究中纤毛ectosome和纤毛相关EV的功能。

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