TMEM208在GPI锚定蛋白内质网转运过程中的功能研究

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糖基磷脂酰基醇(glycosylphosphatidylinositol,GPI)锚定修饰是广泛存在于真核生物中的蛋白质翻译后修饰方式之一。哺乳动物细胞中超过100种蛋白被GPI锚定修饰,GPI锚定蛋白在机体生长、发育中发挥重要作用。在GPI锚定蛋白的生物合成过程中,前体蛋白进入内质网后,在GPI转移酶复合物的作用下共价连接在新合成的GPI锚上,形成新生GPI锚定蛋白。随后新生GPI锚定蛋白在内质网和高尔基体中进行脂质重组和蛋白质修饰,最终形成成熟的GPI锚定蛋白锚定在细胞膜上发挥功能。一旦前体蛋白无法进入内质网,GPI锚定蛋白的表达量将明显降低,影响细胞正常生理活动。然而前体蛋白是如何从细胞质进入内质网至今尚不清楚,仍需进一步研究。哺乳动物细胞中新生蛋白主要通过SRP、GET或SEC62/63途径进入内质网腔,然而GPI锚定蛋白并不依赖于这些途径进入内质网。近来,酵母中发现了一条由Snd1、Snd2和Snd3组成的内质网转运途径—SND(SRP-independent targeting)途径。同时,Snd2在哺乳动物细胞中的同源蛋白TMEM208,可以介导带有羧基端跨膜结构域的蛋白质进入内质网腔,为GPI锚定蛋白前体蛋白进入内质网提供了新的研究方向和研究途径。本研究通过在哺乳动物细胞中敲除TMEM208基因,发现TMEM208敲除后细胞表面的GPI锚定蛋白(CD59、DAF、CD109)的表达量下降了50%左右,但并不影响非GPI锚定蛋白(BSG、CD49e)的表达量。TMEM208敲除不影响GPI锚定蛋白的m RNA表达水平和GPI锚的脂质结构。随后发现SRPRA和SRPRB辅助TMEM208介导GPI锚定蛋白CD59进入内质网,由免疫共沉淀实验观察到TMEM208与内质网通道蛋白SEC61复合物有直接的相互作用,证实TMEM208参与GPI锚定蛋白前体蛋白的内质网转运,进而影响GPI锚定蛋白的表达量。GPI锚定蛋白的前体蛋白包括氨基端(N端)信号肽、中间主体蛋白和羧基端(C端)锚定信号肽。实验发现中间主体蛋白的移除并不影响GPI锚定蛋白在TMEM208敲除细胞中的表达量,说明TMEM208识别GPI锚定蛋白的N端信号肽和C端锚定信号肽。此外,在带有相同GPI锚定蛋白N端信号肽时,当C端锚定信号肽带有较强的疏水性时,其表达量不受TMEM208敲除的影响;当C端锚定信号肽带有较弱的疏水性时,其表达量在TMEM208敲除时明显降低。由此证明TMEM208同时识别GPI锚定蛋白N端信号肽和弱疏水性的C端锚定信号肽,介导GPI锚定蛋白前体蛋白进入内质网腔。本研究深入研究哺乳动物细胞中TMEM208的功能,初步阐明了TMEM208介导GPI锚定蛋白进入内质网腔的分子机制,为GPI锚定蛋白的正常表达提供了新的研究方向,为今后的疾病治疗和药物开发提供了更多的研究思路和方法。
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