离子通道蛋白参与新细胞器迁移体产生的分子机制

Migrasome is generated during cell migration, when they leave long tubular strands, called retraction fibers, behind them. Migrasome first grows on the tips and intersections of retraction fibers and are finally released into the extracellular space or directly taken up by surrounding cells for intracellular contents release and signalling transduction. Thus, the mechanism of migrasome generation attracts a lot of attention. The progress of migrasome growing is different with the conventional organelle budding or cytoskeleton mediated membrane dynamics. The quantitative mass spectrum method comparing the compostion of proteins in Migrasome and in cell body indicated that ion channels were enriched in Migrasome. Moreover, ion channel inhibitors show inhibition effect on migrasome formation based on a drug screening. In this project, we will verify which ion channels participate in Migrasome generation and study the molecular mechanism using cell biology, biochemistry, physiology and in vitro reconstitution method.

迁移体(Migrasome)是细胞迁移过程中，在细胞尾端收缩丝上产生的新细胞器，目前的研究表明迁移体可以用于释放胞质成分，传递信息，具有重要的生理意义。因此迁移体发生机制的研究尤为重要。迁移体是在收缩丝的末端或者交叉点开始生长的囊泡，形状规则，囊泡越涨越大，最终破裂。迁移体的发生不同于传统囊泡发生机制或者细胞骨架介导的膜动态变化。依据迁移体与细胞胞体蛋白含量的定量质谱分析，我们发现离子通道富集在迁移体膜上。同时，大规模的药物筛选表明离子通道抑制剂可以有效抑制迁移体的产生。本项目将依据定量质谱和药物筛选结果，应用RNAi筛选参与迁移体产生的离子通道，并且通过生物化学，生理学，细胞生物学和体外重构的研究方法，研究离子通道参与的迁移体产生的分子机制。

迁移体是2015年清华大学俞立教授实验室发现的新细胞器。迁移体是细胞迁移过程中尾部留下的收缩丝上产生的直径为0.5-3 μm的囊泡结构，参与细胞间远距离信号沟通。本项目主要聚焦迁移体发生和内容物分选的分子机制，按计划完成任务，并在原先的研究计划上进行了延伸。本项目建立了一种化学遗传学方法来筛选迁移体发生的小分子抑制剂，再通过小分子抑制剂的靶标蛋白寻找影响迁移体发生的蛋白质机器。 项目鉴定了ROCK1抑制剂SAR407899，它可以抑制培养细胞和斑马鱼胚胎中的迁移体的发生。本项目优化了迁移体纯化点方法，对纯化的迁移体进行定量蛋白质谱分析，鉴定迁移体的蛋白组成，为迁移体发生的RNAi筛选工作奠定基础。同时，本项目通过研究Rab GTPase参与迁移体发生和物质分选的机制，发现迁移体内“货物”种类多，来源广泛，且被准确调控。本项目对迁移体的发生机制进行了解析，迁移体发生的小分子抑制剂还可能为将来以迁移体为核心的疾病治疗提供理论基础。本项目首次在血清样本中鉴定迁移体，首次鉴定迁移体特异性蛋白标志物，为迁移体的机制研究和迁移体与疾病疾病关系的研究打下基础，也为将来以迁移体为核心的疾病诊断标志物的鉴定提供理论依据。本项目的研究初步阐述了迁移体发生和物质分选的分子机制，并为后期的研究建立了有效的平台。