小GTP酶Rab7的新效应因子WDR91在溶酶体运输中的功能和机制研究

The lysosome is central to cell growth, differentiation, metabolism and homeostasis by degrading a wide variety of extra- and intra-cellular cargoes. Cargoes resulting from endocytosis, phagocytosis, or autophagy are delivered to lysosomes through endosome-lysosome, phagosome-lysosome, or autophagosome-lysosome pathways, in which the Rab7 small GTPase plays a central role. The function of Rab7 is achieved largely by interacting with diverse effector proteins. Our preliminary studies have identified WDR91, a WD40 repeat-containing protein as a novel effector of Rab7, but its function and regulatory mechanisms remain unknown. In this project, we propose to carry out in-depth investigation to elucidate the role of WDR91 in lysosomal trafficking and to understand how it affects tissue and organ development.

溶酶体是细胞内物质降解的主要场所，在细胞的生长、代谢、分化、稳态维持及功能执行等方面起着至关重要的作用。溶酶体的降解的底物来源于细胞外部或内部，通过内吞体-溶酶体、吞噬体-溶酶体或自噬体-溶酶体等运输方式而使各种底物运送到溶酶体被降解。小GTP酶Rab7在这些过程中发挥关键作用。Rab7的功能是通过与其特异的效应蛋白之间的互作而实现的。我们前期工作发现一个含 WD40 重复的蛋白--WDR91是Rab7的一个新效应因子，但它在溶酶体运输通路中的功能和作用机制不得而知。本项目中，我们将深入研究WDR91与Rab7的相互作用在内吞体-溶酶体、吞噬体-溶酶体和自噬体-溶酶体运输及信号传递等方面的功能，揭示WDR91对组织和器官发育的影响。

溶酶体是细胞内物质降解的主要场所，在细胞的生长、代谢、分化、稳态维持及功能执行等方面起着至关重要的作用。溶酶体的降解的底物来源于细胞外部或内部，通过内吞体-溶酶体、吞噬体-溶酶体或自噬体-溶酶体等运输方式而使各种底物运送到溶酶体被降解。.其中，早-晚期内吞体的转换是内吞体-溶酶体运输的关键环节。本研究发现WDR91是Rab7的一个新的效应因子，通过其C-端与活化形式的小GTP酶Rab7结合，从而被招募到内吞体上。同时，WDR91通过其N-端与PI3K复合体的Beclin1亚基相结合。WDR91因而特异地在内吞体上抑制PI3K复合物的活性，从而使内吞体转换所需要的Rab5-Rab7转换与PtdIns3P-PtdIns(3,5)P2转换同步进行。.该部分研究内容已经发表在J. Cell Biol. 2017.216(10): 3307-3321。同期J. Cell Biol. 2017.216(10): 2995-2997对该研究作了亮点评述。本人为共同第一作者。.另外，神经系统中缺失 WDR91 引起小鼠大脑中凋亡细胞增加，并且伴有运动协调性和平衡性下降的表型。深入研究后发现， WDR91 与 VPS41 竞争性结合 Rab7 从而调控 HOPS 复合体在溶酶体上的组装。缺失 WDR91 以后定位在溶酶体上的 HOPS 复合体含量增加，从而促进了溶酶体之间的融合，导致溶酶体体积增大、功能受损， 引起神经元中自噬-溶酶体途径异常。这些结果表明 WDR91 在神经元中对于控制溶酶体之间的融合从而调控自噬-溶酶体途径正常运行起到了至关重要的作用。.该部分研究内容正在整理等待发表中。