10月2號(hào)，華中科技大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/人畜共患傳染病重癥診治全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室季維克課題組在Journal of Cell Biology在線發(fā)表了題為“Sec23IP recruits VPS13B/COH1 to ER exit site-Golgi interface for tubular ERGIC formation”的研究論文。在此項(xiàng)工作中，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了ER exit site相關(guān)蛋白Sec23IP作為VPS13B的招募因子。Sec23IP將VPS13B招募至ER exit site-Golgi 互作界面。盡管先前研究已明確VPS13B 和 Sec23IP 在精子頂體生物發(fā)生的關(guān)鍵作用，但二者物理的相互作用尚未有報(bào)道。這一發(fā)現(xiàn)揭示VPS13B在ER-to-Golgi早期分泌階段的關(guān)鍵作用，同時(shí)提示早期分泌異常是導(dǎo)致Cohen 綜合征發(fā)病和精子頂體發(fā)生異常的共同因素。

真核細(xì)胞的生命過程依賴于特化的細(xì)胞器。不同細(xì)胞器在功能上分工明確，但同時(shí)需要密切協(xié)作，形成細(xì)胞器互作網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞器之間可通過物理接觸（膜接觸），實(shí)現(xiàn)快速的物質(zhì)交換和信息交流，高效執(zhí)行各項(xiàng)生物學(xué)功能，維持細(xì)胞及機(jī)體的功能穩(wěn)態(tài)。轉(zhuǎn)脂蛋白在這些膜接觸位點(diǎn)發(fā)揮關(guān)鍵作用。轉(zhuǎn)脂蛋白特異性富集在膜接觸通過介導(dǎo)細(xì)胞器間膜脂交換，調(diào)控細(xì)胞器的發(fā)生、降解及動(dòng)態(tài)。

VPS13B 是新型轉(zhuǎn)脂蛋白家族的成員。人類基因組包含四個(gè) VPS13 基因（VPS13A-D），這些基因與多種疾病直接相關(guān)，因此這些蛋白具有重要的研究意義，成為學(xué)界研究的熱點(diǎn)。研究表明，VPS13A、VPS13C和VPS13D是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)膜接觸（MCS）的轉(zhuǎn)脂蛋白，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體/質(zhì)膜（VPS13A）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)晚期內(nèi)吞體/溶酶體MCS（VPS13C）。VPS13D 在果蠅線粒體自噬中發(fā)揮作用，并定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體/過氧化物酶體接觸。饑餓時(shí)VPS13D與ESCRT蛋白TSG101協(xié)作調(diào)控脂滴重塑。

Cohen綜合征是一種罕見的常染色體隱性遺傳性發(fā)育障礙。其臨床表現(xiàn)多樣，主要特征包括發(fā)育遲緩、智力遲鈍、關(guān)節(jié)松弛、小頭畸形、典型面部畸形、進(jìn)行性色素性視網(wǎng)膜病變、嚴(yán)重近視和間歇性中性粒細(xì)胞減少癥。VPS13B基因功能缺失突變是Cohen綜合征唯一已知的致病因素，但其致病的細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制尚不清楚。盡管VPS13B 已被證明在多個(gè)細(xì)胞過程中發(fā)揮重要作用，例如高爾基體完整性和神經(jīng)突生長、貨物回收運(yùn)輸、頂體生物發(fā)生和脂滴動(dòng)態(tài)調(diào)控等，但迄今為止，相較于其他VPS13蛋白，學(xué)界對(duì)VPS13B的理解仍處于初級(jí)的功能描述階段，VPS13B是否與MCS相關(guān)以及VPS13B功能缺失致病的潛在機(jī)制未知，是學(xué)界亟待解答的關(guān)鍵科學(xué)問題。

研究團(tuán)隊(duì)深入探討了Sec23IP與VPS13B互作的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)VPS13B的VAB (VPS13 adaptor binding) domain負(fù)責(zé)與Sec23IP N-terminal disorder區(qū)域結(jié)合。這一發(fā)現(xiàn)與之前學(xué)界認(rèn)可的VPS13蛋白與其招募因子結(jié)合的模式一致。重要的是，研究人員通過成像和生化實(shí)驗(yàn)闡明Cohen 綜合征相關(guān)的VPS13B突變顯著抑制了VPS13B與Sec23IP的互作，提示二者互作改變可能是潛在的致病因素。

VPS13蛋白可以在兩個(gè)細(xì)胞器之間的膜接觸位點(diǎn)架起橋梁，進(jìn)行脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞器膜的生長擴(kuò)張，促進(jìn)細(xì)胞器的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，VPS13B缺失不會(huì)顯著影響ERES、coatomer和 經(jīng)典ERGIC的形態(tài)、豐度和分布，但會(huì)顯著抑制一種新型的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)載體tubular ERGIC的形成。回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明VPS13B以依賴轉(zhuǎn)脂活性的方式促進(jìn)這種新型的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)載體的發(fā)生。此外，以原代培養(yǎng)的小鼠MEF細(xì)胞作為研究體系，利用成像和組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，VPS13B和Sec23IP參與促進(jìn)膠原蛋白前體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)，提示Cohen 綜合征患者的關(guān)節(jié)過度屈伸可能與膠原蛋白分泌異常有關(guān)。

本研究鑒定了VPS13B的招募因子Sec23IP，解析了VPS13B定位及其分子機(jī)制，為解答學(xué)界長久關(guān)注的重要問題提供線索；揭示了VPS13B作為ER-to-Golgi轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控新因子，在機(jī)體發(fā)育過程中滿足特定組織細(xì)胞（如神經(jīng)、關(guān)節(jié)和精子等）對(duì)蛋白及膜脂高強(qiáng)度轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌的需求。研究人員認(rèn)為，VPS13B基因突變導(dǎo)致的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)異常（包括但不僅限于膠原蛋白）可能是Cohen綜合征發(fā)病的潛在機(jī)制。盡管此研究提示VPS13B的轉(zhuǎn)脂活性對(duì)于tubular ERGIC發(fā)生至關(guān)重要，二者之間的鏈接仍然欠缺，VPS13B轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì)的作用機(jī)制有待闡明。VPS13B轉(zhuǎn)運(yùn)哪種膜脂分子？膜脂供體是什么？其是否與其他VPS13家族蛋白類似，通過搭橋方式轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì)？這些問題需要后續(xù)的深入研究進(jìn)行回答。總而言之，本研究為探索VPS13家族轉(zhuǎn)脂蛋白突變相關(guān)罕見病的共性發(fā)病機(jī)制提供了新的視角和依據(jù)。

華中科技大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院在讀博士杜元嬌和樊新宇為該論文的第一作者，季維克教授為該論文的通訊作者。深圳灣實(shí)驗(yàn)室鄧麟研究員在該項(xiàng)目的實(shí)施中給予了實(shí)質(zhì)性幫助。本研究得到國家自然科學(xué)基金和深圳灣同舟學(xué)者項(xiàng)目的資助。

季維克團(tuán)隊(duì)長期從事細(xì)胞器相互作用及相關(guān)疾病發(fā)病機(jī)制研究，圍繞“膜接觸與脂轉(zhuǎn)運(yùn)”開展了系統(tǒng)性研究，取得了一系列創(chuàng)新性成果，鑒定了多個(gè)細(xì)胞器膜接觸發(fā)生及調(diào)控的關(guān)鍵新因子，并揭示這些關(guān)鍵因子基因突變導(dǎo)致疾病的細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制，為提煉轉(zhuǎn)脂蛋白突變的共性發(fā)病機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。近5年研究工作以通訊或共同通訊作者在J Cell Biol（2023/2024）、Cell Discov（2024）、Cell Death Differ (2023)、Contact (2023)、J Cell Sci（2022）、Nat Comm (2021)、Mol Biol Cell（2021）等期刊。實(shí)驗(yàn)室誠聘細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)和蛋白/脂質(zhì)組學(xué)等方向博士后加入實(shí)驗(yàn)室。