Gαs参与调控早期内体分选的机制研究

Research over the past decade has established that G proteins have non-canonical roles acting along both the endocytic and secretory pathways. Several studies have confirmed that Gαs participate in the endosomal sorting of EGFR and several GPCRs.We recently found that Gαs is a ubiquitin-binding protein. The ubiquitin interaction motif (similar as those from ESCRT proteins) identified at the N-terminus of Gαs is essential for Gαs to control EGFR endosomal sorting. However, the mechanism of action of the ubiquitin interaction motif of Gαs in this sorting step needs to be characterized. This project is aim to clarify whether Gαs integrates with ESCRT machinery through ubiquitin interaction motif to facilitate endosomal sorting. We will then check the effect of Gαs activity on this sorting strategy, which will finally help us to explore the consequence impact on physiological function. It is the first try to unveil the mechanism of Gαs in endosomal sorting through its ubiquitin binding capacity. The expected results will promote the understanding the cellular functions mediated by Gαs, and hence give hints on developing treatment for diseases through targeting Gαs.

近年来研究发现G蛋白在分泌和内吞途径的细胞器上行使一些非传统（non-canonical）功能。我们的合作者发现Gαs蛋白参与调控EGFR和GPCR从早期内体分选进入溶酶体降解，我们最近发现Gαs是泛素结合蛋白，含有与内体分选蛋白复合体中类似的泛素结合结构域，并且激活Gαs可增强泛素的结合。泛素结合结构域为Gαs参与调控EGFR早期内体分选所必需，但其中的分子机制尚需深入的研究。本研究以Gαs的泛素结合能力为对象，探明Gαs是否通过泛素结合结构域参与内体分选蛋白复合体的组装来调控早期内体分选，以及Gαs的活性是否影响早期内体分选，并探讨这一机制对细胞学功能的潜在影响。本项目首次研究Gαs作为泛素结合蛋白参与早期内体分选的机制，研究成果有助于我们深入理解Gαs介导的细胞学功能，也可为今后以Gαs为靶点治疗相关疾病提供新的理论基础。

研究发现，Gα蛋白在信号转导功能之外也具有一些重要的非传统（non-canonical）功能。Gαs蛋白参与调控EGFR和GPCR从早期内体分选进入溶酶体降解，但机制一直不明确。我们前期有研究证明了Gαs是泛素结合蛋白，含有与内体分选蛋白复合体中类似的泛素结合结构域，本研究进一步深入和广泛地研究了Gαs通过结合泛素调控内体蛋白分选的机制以及实现的更多细胞学功能。我们证明了Gαs通过泛素结合HRS并影响其泛素化水平以及膜定位情况，这是调控HRS蛋白分选功能的重要方式。我们也分析了Gαs与泛素结合的结构基础，建立了Gαs-泛素结合的结构模型，填补了之前报道中Gαs的N-末端结构的空白，为后续研究Gαs参与泛素相关功能奠定了结构基础。同时，我们探索了活性影响Gαs与泛素结合的分子机制，为后续研究活性影响Gαs调控泛素相关功能打下了基础。我们还分别利用普卡必利（Prucalopride）和血管活性肠多肽(VIP)作用在Hela、SHSY5Y和PC12等细胞系中测试了相应GPCR受体通过Gαs对EGFR、BACE1等蛋白讲解的影响。研究结果为扩展对Gα蛋白功能的认知打下了良好基础，具有重要的理论意义。