2013年4月15日，NIBS王曉晨實驗室在Molecular Biology of the Cell雜志上在線發(fā)表題為“Inactivation of C. elegansaminopeptidase DNPP-1 restores endocytic sorting and recycling in tat-1 mutants”的文章。這篇文章首次報道了天冬氨酸氨基肽酶在內(nèi)吞過程中發(fā)揮作用。

內(nèi)吞作用是真核細(xì)胞攝取胞外物質(zhì)的主要途徑。胞外物質(zhì)通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞的同時，會伴隨一些細(xì)胞膜成分（如脂類和膜受體）的攝入。這些膜成分可以通過內(nèi)吞循環(huán)過程送回細(xì)胞膜上再利用。管狀膜泡的產(chǎn)生對于內(nèi)吞分選和內(nèi)吞循環(huán)過程是必需的。本實驗室先前的研究發(fā)現(xiàn)，秀麗線蟲P4類ATP水解酶TAT-1及其分子伴侶CHAT-1通過維持內(nèi)涵體膜上磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine, PS）的不對稱性分布從而調(diào)節(jié)管狀膜泡的形成。tat-1和chat-1失活導(dǎo)致PS在內(nèi)涵體膜上呈對稱性分布，隨之引起內(nèi)吞分選過程異常，貨物蛋白的內(nèi)吞循環(huán)和降解都產(chǎn)生缺陷。為了尋找調(diào)節(jié)PS分布或內(nèi)吞作用的新基因，我們進(jìn)行了tat-1內(nèi)吞缺陷抑制性突變體的篩選。從這個篩選中我們得到了秀麗線蟲天冬氨酸氨基肽酶基因dnpp-1的功能缺失突變體。氨基肽酶廣泛存在于各種生物體中，參與蛋白質(zhì)的降解、蛋白活性的調(diào)節(jié)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控等諸多過程。氨基肽酶功能的缺失會導(dǎo)致許多疾病的發(fā)生，例如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病、腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移、不育等等。天冬氨酸氨基肽酶是一類十分保守的多肽酶，能特異性切割多肽或蛋白質(zhì)氨基端首位的酸性氨基酸（天冬氨酸和谷氨酸）。除了可能參與血管緊縮素多肽分子的代謝外，這類多肽酶的生理功能和其天然底物還不是很清楚。

通過詳細(xì)的表型分析我們發(fā)現(xiàn)，在dnpp-1 tat-1雙突變體中，早期內(nèi)涵體的形態(tài)以及膜受體的分選過程都恢復(fù)正常，膜受體回到細(xì)胞膜上的循環(huán)過程也恢復(fù)正常。野生型線蟲中，由非網(wǎng)格蛋白依賴型內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞的膜受體是通過管狀膜泡系統(tǒng)送回細(xì)胞膜的。而在tat-1和chat-1突變體中，這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生遭到破壞。我們發(fā)現(xiàn)在dnpp-1 tat-1雙突變體中，這種管狀膜泡結(jié)構(gòu)重新產(chǎn)生，而且這些包含膜受體的管狀結(jié)構(gòu)能夠很好地與RME-1標(biāo)記的循環(huán)內(nèi)涵體共定位，說明這些膜受體能夠正常地通過循環(huán)內(nèi)涵體送回細(xì)胞膜上。我們利用PS的特異性探針GFP::Lact-C2發(fā)現(xiàn)，在雙突變體中PS的分布模式以及靠近細(xì)胞質(zhì)一側(cè)膜上的PS水平與tat-1單突變體相比并沒有明顯差異，因此dnpp-1缺失對于tat-1突變體在內(nèi)吞分選及循環(huán)過程中缺陷的回復(fù)并不是通過直接改變PS的水平或分布來實現(xiàn)的。有趣的是，PS分布的缺陷雖然沒有被抑制，但在雙突變體中，由于PS外翻導(dǎo)致的細(xì)胞膜內(nèi)表面負(fù)電荷的減少以及募集帶正電荷蛋白的缺陷卻得到了很好的回復(fù)。

此外，我們還證明了DNPP-1重組蛋白具有天冬氨酸氨基肽酶的活性，而這種酶活性的喪失對于回復(fù)tat-1突變體在內(nèi)吞分選和循環(huán)途徑中的缺陷是必需的。本研究揭示了天冬氨酸氨基肽酶DNPP-1在秀麗線蟲中參與了內(nèi)吞分選和循環(huán)過程的調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)作用可能是通過其底物（或產(chǎn)物）多肽分子對內(nèi)吞通路的影響實現(xiàn)的。

我所與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合招生培養(yǎng)的博士生李欣為本文的第一作者，其它作者還有我所的陳寶惠博士，東京女子醫(yī)科大學(xué)的Sawako Yoshina和ShoheiMitani博士，以及中科院生物物理所的蔡潭溪和楊福全博士。王曉晨博士為本文的通訊作者。該研究由國家基礎(chǔ)研究基金項目、HHMI國際青年科學(xué)家基金和北京市科委資助，在北京生命科學(xué)研究所完成。