內在吞噬作用效率低下限制異三聚體 G 蛋白在內體上的含量

核心概念

內在吞噬作用不能有效地將異三聚體 G 蛋白載入到新形成的內吞小泡上，導致 G 蛋白在內體膜上的含量遠低於細胞膜。

摘要

本研究利用基因編輯、共聚焦顯微鏡和生物發光共振能量轉移技術研究了內源性異三聚體 G 蛋白在細胞內的分佈和運輸。

主要發現如下:

1. G 蛋白主要位於細胞膜和溶酶體膜上，在內質網、線粒體和高爾基體上含量很低。
2. G 蛋白存在於早期、晚期和回收內體上，但其密度遠低於細胞膜。
3. 受體激活不會改變 G 蛋白在內體上的含量。
4. 內在吞噬作用不能有效地將 G 蛋白載入到新形成的內吞小泡上，G 蛋白密度只有細胞膜的 20-30%。

這些結果表明，G 蛋白在內體上的含量較低可能會影響從內體發起的 G 蛋白偶聯受體信號轉導。

統計資料

細胞膜上 mNG-β1 的螢光強度是內吞小泡上的 5 倍。
內吞小泡上 mNG-β1 的密度只有細胞膜的 20 ± 8% (平均值 ± 95% 置信區間)。
過量表達的 mNG-HRas ct 在內吞小泡上的密度是細胞膜的 64 ± 17% (平均值 ± 95% 置信區間)。

引述

"內在吞噬作用不能有效地將異三聚體 G 蛋白載入到新形成的內吞小泡上，導致 G 蛋白在內體膜上的含量遠低於細胞膜。"
"受體激活不會改變 G 蛋白在內體上的含量。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Visualization of endogenous G proteins on endosomes and other organelles

by Jang,W., Sen... 於 www.biorxiv.org 03-07-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.05.583500v4

深入探究

G 蛋白在細胞內的分佈和運輸是否會隨細胞分化而改變?

G 蛋白在細胞內的分佈和運輸可能會隨著細胞的分化而改變。不同的細胞類型在功能和需求上存在差異，這可能導致 G 蛋白的表達和分佈模式的變化。研究顯示，分化的細胞可能會發展出特定的信號傳導路徑，這些路徑依賴於 G 蛋白的存在和活性。因此，隨著細胞的分化，G 蛋白的表達量、內部運輸路徑以及與其他細胞內結構的相互作用可能會發生變化。此外，分化過程中可能會出現新的 G 蛋白亞型或調控因子的表達，這些都可能影響 G 蛋白的功能和分佈。

如何解釋 G 蛋白在內吞小泡上的相對缺乏?是否存在特殊的機制將 G 蛋白排除在內吞小泡之外?

G 蛋白在內吞小泡上的相對缺乏可以解釋為內吞過程中的一種低效性。研究表明，G 蛋白在內吞小泡上的密度僅為細胞膜的 20-30%，這可能是由於 G 蛋白在內吞小泡形成過程中受到排除。這種排除可能是由於內吞小泡的形成需要特定的膜曲率和適配器蛋白，而 G 蛋白的結構可能使其在這一過程中受到 steric occlusion（立體阻礙）的影響。此外，G 蛋白的內部結構和大小可能使其不易進入新形成的內吞小泡，從而導致其在這些小泡中的相對缺乏。因此，這可能是一種特殊的機制，旨在保持細胞膜上 G 蛋白的高濃度，以支持有效的信號傳導。

G 蛋白在溶酶體膜上的功能是什麼?它們是否可以從溶酶體重新回到細胞膜?

G 蛋白在溶酶體膜上的功能尚未完全明瞭，但研究表明它們可能參與調控溶酶體的信號傳導和功能。G 蛋白可能在溶酶體膜上調節與內吞和降解相關的信號路徑，從而影響細胞的代謝和物質轉運。此外，G 蛋白在溶酶體膜上的存在可能與細胞對環境變化的反應有關。
至於 G 蛋白是否可以從溶酶體重新回到細胞膜，研究顯示，溶酶體可以與細胞膜融合，這可能為 G 蛋白的回收提供了一條途徑。然而，具體的回收機制仍需進一步研究，以確定 G 蛋白在溶酶體膜上的命運及其是否能有效地重新回到細胞膜。這一過程的理解對於揭示 G 蛋白在細胞內信號傳導中的角色至關重要。