研究揭示高爾基體蛋白質磷酸化影響乳汁質量的分子機制

　　乳汁是哺乳動物幼崽獲取營養的重要來源，其中的酪蛋白膠束富集蛋白質、鈣、磷等營養物質，其形成過程高度依賴酪蛋白的磷酸化水平。磷酸化酪蛋白早在1883年已被發現，但其上游蛋白激酶Fam20C直至近年才被鑒定。Fam20C作為細胞分泌途徑中的關鍵激酶，如何高效催化包括酪蛋白在內的多種分泌蛋白發生磷酸化修飾，此前尚不明確。

　　前期研究證實，Fam20C是典型的高爾基體II型跨膜蛋白，并非既往認知的可溶形式蛋白。該蛋白需經高爾基體膜上的絲氨酸蛋白酶S1P剪切加工后激活，并與同家族假激酶Fam20A形成異源復合物。該復合物借助Fam20A的跨膜結構域錨定在高爾基體膜上，從而延長在高爾基體的駐留時間，保障與底物蛋白充分接觸以催化磷酸化修飾。研究還發現，細胞內的貨物受體蛋白ERGIC2、ERGIC3可介導Fam20A-Fam20C復合物從內質網運送至高爾基體。

　　近日，中國科學院生物物理研究所科研團隊揭示了泌乳過程中，兩種精巧的分子機制協同維持高爾基體中高效蛋白質磷酸化的核心機理。

　　研究表明，在泌乳期小鼠乳腺中，貨物受體蛋白ERGIC2、ERGIC3與Fam20A-Fam20C復合物的表達水平均明顯提升，這提示機體可通過增加貨物受體蛋白的數量，保障泌乳過程中高爾基體Fam20C激酶供給。研究進一步發現，缺失Ergic2或Ergic3的母鼠，乳汁中酪蛋白磷酸化不足，營養品質下降，導致哺育的幼崽生長發育明顯遲緩。分析顯示，基因缺陷母鼠的乳腺細胞Fam20C定位異常，造成分泌途徑蛋白質磷酸化譜發生紊亂。

　　該研究揭示了分泌途徑激酶的精準調節機制，明確了高爾基體作為蛋白質磷酸化場所的重要功能，闡明了蛋白質磷酸化對于維持乳汁質量和后代營養的重要作用，也為未來提升乳品質量、研發“人造奶”開辟了新方向。

　　相關研究成果發表在《細胞生物學雜志》（Journal of Cell Biology）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院等的支持。