大家好，今天分享一篇发表在Nature上的文章：ERproteinsdecipherthetubulincodetoregulateorganelledistribution，通讯作者是NIH下属神经障碍与中风研究所(NINDS)的CraigBlackstone教授和PengliZheng,前者课题组的研究方向是遗传性神经系统疾病的生物学机制研究。微管蛋白上存在着多种类型的翻译后修饰，这些翻译后修饰被称为“微管蛋白密码”，并被认为参与调控了细胞器在细胞内的运输过程，但目前还没有明确证据表明细胞器是通过何种机制识别这些“微管蛋白密码”，进而调控其自身在细胞内的分布。此前的研究发现内质网膜上的三个蛋白CLIMP63,p和KTN1与内质网的层状结构形成相关，其中CLIMP63的敲除会导致外周内质网分布的扩散，但却对核周内质网却基本无影响，因此本文作者对这一现象背后的机制展开了研究。作者通过CRISPR–Cas9对这三个基因进行了单敲/多敲，他们发现与此前的报道一致，单独敲除CLIMP63或KTN1均导致外周内质网更加弥散。但他们发现敲除p后外周内质网变得更加集中，同时他们观察到核周内质网的分布变得不对称，表现为集中到了细胞核的一端。为了对这一奇怪现象进行解释，他们在分别敲除三种基因后再进行回补发现，只有在回补了能够与微管结合的野生型或突变体蛋白的条件下才能抑制敲除带来的表型变化，而回补无法结合微管的突变体则对表型没有明显影响，说明前面他们看到的敲除带来的表型变化很可能是来自于对结合微管能力的影响。由于细胞内有几种不同的微管组织中心，作者分别测试后发现，CLIMP63仅与中心体产生的微管结合，而不与高尔基体产生的微管结合，p仅与高尔基体产生的微管结合，KTN1则与两种类型的微管均能结合。考虑到微管上具有丰富的翻译后修饰，加之作者在实验中发现微管蛋白多聚谷氨酰化修饰水平在敲除了中心体或高尔基体微管后修饰水平下降，因此作者猜测三种蛋白是否对不同谷氨酰化修饰水平的微管蛋白有不同的结合能力。作者通过TTLL4、TTLL7这两种分别能够单谷氨酰化/多聚谷氨酰化微管蛋白的酶在细胞内源以及体外进行了研究，最终发现微管蛋白的谷氨酰化基本不影响CLIMP63与微管蛋白的结合能力，而另外两个蛋白均更倾向于结合谷氨酰化后的微管蛋白，其中p更倾向于结合单谷氨酰化的微管蛋白，KTN1则倾向于结合多聚谷氨酰化的微管蛋白。由于内质网与细胞内的多种其它细胞器均存在相互作用，作者后续发现细胞内谷氨酰化修饰的水平变化会影响内质网的分布，进而对其余多种细胞器的分布均有影响。例如在细胞自噬的过程中，他们发现CLIMP63的水平上升，进而导致内质网在核周区域的富集，并导致自噬体-溶酶体的形成，而p和KTN1则对这一过程无明显的影响。总之，这篇文章发现内质网上的三个蛋白CLIMP63,p和KTN1分别偏好不同翻译后修饰的微管蛋白，进而调控内质网在细胞内的分布。
本文作者：LDY
责任编辑：LYP
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