生物物理所發現調控細胞遷移和巨胞飲作用的新分子

　　近期，中國科學院生物物理研究所研究員蔡華清課題組在Journal of Cell Biology上，發表題為Leep1 interacts with PIP₃ and the Scar/WAVE complex to regulate cell migration and macropinocytosis的研究論文。該研究揭示了極性定位的信號蛋白Leep1通過協同調控磷脂酰肌醇三磷酸（PIP₃）和肌動蛋白成核促進因子Scar/WAVE復合體，從而調節細胞偽足和巨胞飲結構形態建成的分子機制。

　　細胞極性是相關信號分子及其調控的生化過程在細胞特定區域選擇性分布或激活的結果。極性需要在多種細胞過程中被建立和維持，細胞的極化狀態也能根據微環境或細胞功能的變化而不斷變化，構成細胞形態多樣性和可塑性的基礎。高度動態的細胞過程中（如細胞遷移和巨胞飲過程中）極性建立和維持的分子機制尚不明確。

　　課題組利用模式生物Dictyostelium discoideum細胞中極性分子響應均勻場趨化因子刺激產生瞬時轉移定位的現象，采用比較蛋白質組學方法對趨化因子刺激不同時間點的外周膜蛋白組分進行系統分析，鑒定得到一個新的極性分子，命名為Leep1（Leading edge enriched protein 1）。研究證明，Leep1通過其N端非典型PH結構域與PIP₃結合而特異定位于巨胞飲杯（macropinocytic cup）和遷移細胞的前導端。結合成像和生化實驗，通過對leep1敲除和過表達細胞的表型分析，發現leep1敲除細胞表現出巨胞飲和偽足動態的缺陷，而leep1過表達在促進絲狀偽足的同時競爭性抑制板狀偽足和巨胞飲結構，也導致細胞定向運動和巨胞飲的缺陷。免疫共沉淀-質譜方法鑒定互作蛋白發現，Leep1特異結合Scar/WAVE復合體，并通過對Scar/WAVE復合體的負調控，影響微絲結構的重排，從而調節不同前端結構間的動態平衡和細胞功能。

　　該研究揭示了Leep1通過協同調控PIP₃和Scar/WAVE復合體調節細胞偽足和巨胞飲結構形態建成的分子機制，為進一步研究細胞遷移和巨胞飲過程中極性建立和維持的機制奠定了基礎。此外，該工作也為在其他細胞或生命過程中系統篩選極性調控元件提供了新的思路和手段。

　　蔡華清為論文通訊作者，生物物理所副研究員楊藝紅和博士生李棟為論文并列第一作者。研究工作得到國家自然科學基金委、科學技術部和中科院戰略性先導科技專項等的支持。

圖1.Leep1過表達造成微絲骨架的異常（綠色熒光：GFP-Leep1，紅色熒光：Alexa Fluor 555-labeled phalloidin標記的微絲骨架）

圖2.Leep1協同PIP₃和Scar/WAVE復合體調控細胞巨胞