近日，我校2003网站太阳集团教師谷慧副教授發現應激顆粒可促進同型囊泡融合。該研究成果以“Amperometry and Electron Microscopy show Stress Granules Induce Homotypic Fusion of Catecholamine Vesicles”為題發表在國際頂級期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上，該期刊為化學領域的經典Top期刊（影響因子：16.6）。該研究工作主要由谷慧副教授（第一作者）和哥德堡大學合作導師Andrew Ewing（通訊作者）共同完成，2003网站太阳集团為第一單位。
應激顆粒(SG) 是最具有特征的非膜細胞器之一，當細胞暴露于亞砷酸鹽、紫外線等應激時，在細胞質中形成。應激會誘導整體翻譯停滞，導緻核糖核蛋白(RNP)在細胞質中積累再通過液-液相分離（LLPS）組裝成SG。這一過程是由易于聚集的RNA 結合蛋白(RBP) 和本質無序蛋白(IDP) 促進的，這些蛋白質通過G3BP1 促進的LLPS 事件凝結成SG，G3BP1 充當介導RNA 和蛋白質SG 成分之間多價相互作用的開關。這些類似液體的SG 包含具有高濃度RBP 的核心區域和圍繞核心的濃度較低的殼，這些殼被認為更具活力且交換迅速。據報道，SG 動态紊亂是幾種常見神經退行性疾病(ND) 的主要驅動因素，包括肌萎縮側索硬化症(ALS)、額颞葉變性(FTD)、阿爾茨海默病(AD) 和帕金森病(PD)。SG 是動态的，并在應力消除後溶解，以允許翻譯恢複。在這些ND 中，SG 通路被發現反應過度且壽命較長，導緻持續或異常SG 的組裝。多項證據表明，神經遞質釋放的破壞是這些ND 中普遍存在的緻病特征。然而，人們對它們之間的相互作用以及這種相互作用如何影響它們與胞吐通訊過程相關的功能知之甚少。
鑒于我們對SG 和囊泡之間相互作用的了解有限，我們假設細胞中穩定且長壽命的SG 的形成可能會影響細胞内囊泡。在本文中，我們通過分别從新鮮牛腎上腺和亞砷酸鹽處理的人骨骨肉瘤上皮（U2OS）細胞中分離嗜鉻細胞囊泡和SG來檢驗我們的假設。
圖1.囊泡沖擊電化學細胞術結果：（A- C）典型安培電流曲線；（D）囊泡在電極表面的打開頻率；
（E）囊泡内的兒茶酚胺數量統計；（F- H）囊泡打開的參數分析
囊泡沖擊電化學細胞術結果（圖 1A-C）顯示，與對照組相比，用SG 處理囊泡并每6 分鐘通過吸管攪拌一次後，囊泡打開事件的頻率顯着降低（圖 1D），這種差異似乎歸因于SG 和囊泡碰撞所驅動的效應。在SG 處理組和對照組之間，SG處理使囊泡含量顯著增加（圖1E），且囊泡打開的動力學減慢（圖1F-H），這可能是由于附着在囊泡膜上，增加了膜的粘度并減慢了靜電能量耗散。
圖2. 囊泡打開所有事件的分子數分布
為了弄清楚囊泡内分子數量增加的原因，我們專門分析了囊泡打開所有事件的分子數分布（圖2 ）證實SG孵育後，形成了部分較大尺寸的囊泡。
圖3. 多核囊泡的TEM圖
進一步地，我們通過透射電子顯微鏡（TEM）清晰地觀察到了小部分具有雙核/多核的大緻密核囊泡（LDCV）（圖3），證實SGs誘導LDCV之間的同型融合。這可能是細胞在受到高氧化應激後獲得生存的保護步驟。
圖4. 同型囊泡融合機理推測
本工作中，我們還提出了一種同型融合的假設機制，即SG 外殼中富集的mRNA 或蛋白質可能與囊泡相關膜蛋白(VAMP) 的本質無序蛋白(IDP) 區域結合，驅動兩個緊密纏繞的囊泡之間破裂的膜相互融合形成雙核囊泡（圖4）。
我們的結果表明，SGs 誘導LDCVs 的同型融合，從而更好地理解SGs 如何幹預病理過程，并為SGs 涉及神經退行性疾病的研究開辟新方向。
該研究工作得到了歐盟地平線計劃“瑪麗·居裡“人才計劃項目的資助。
論文鍊接為：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202400422
