sorf-1在溶酶体发生过程中的作用及分子机制研究

lysosomal system, an acidic vacuolar compartment possessing numerous hydrolytic enzymes for degradation，plays an important role in endocytosis, phagocytosis and autophagy. According to the previous work, we found that SORF-1 not only functions in the early to late endosome conversion, but also probably regulates the process of lysosome biogenesis，of which the mechanism is still unknown. We also found that sorf-1 (lf) could rescue the lysosome biogenesis defects caused by arl-8 mutation. In this project, we are going on trying to determine how sorf-1 is involved in lysosome biogenesis based on the previous data. We will also combine the methods of forward and reverse genetics screens to identify new factors by using C.elegans coelomocyte system; so that we could discover the step that sorf-1 is involved. Furthermore, we will focus on uncovering the regulatory relationship between sorf-1 and arl-8, a key regulator in the process of late endosome fusion with lysosome, so that we could find the sorf-1 and arl-8 mediated pathway in lysosome biogenesis. Moreover, we will also test if WDR91,the homologue of SORF-1 in mammals,functions in the same way, which would help us to know the mechanisms and provide new ideas or methods for the prevention and treatment of lysosome related diseases.

溶酶体作为有降解活性的细胞器，在胞吞、吞噬及自噬作用等过程中均发挥着不可或缺的作用。我们已经发表的工作表明， SORF-1除了在早期胞内体向晚期胞内体转换过程中发挥重要功能，也可能是溶酶体发生过程中的一个新的调控因子,但其参与该过程的机制仍是未知的。我们新的实验数据显示sorf-1缺失后可以恢复arl-8突变体溶酶体缺陷的表型。因此，本项目将在原有数据的基础上，充分利用秀丽线虫中类巨噬细胞便于研究溶酶体发生过程的优势，采用正反向遗传学方法筛选相结合的方法，并综合运用多种生物学技术，揭示sorf-1参与溶酶体发生过程的具体步骤，重点探讨其与溶酶体发生过程中重要的调控基因arl-8的关系，以建立它们介导的基因调控通路。另外，我们也将在人体细胞中证实SORF-1的同源物WDR91是否发挥类似功能。这将帮助我们进一步了解溶酶体异常引起的相关疾病的分子机制，为预防和治疗该类疾病提供新的思路。

溶酶体作为降解途径的终点站，物质分子被运送到该细胞器中降解前，成熟的溶酶体需经历从晚期胞内体和非成熟溶酶体融合形成的混合细胞器中分离出来的过程。据报道，类似于arf的GTPase arl-8参与调控晚期核内体与溶酶体的融合过程，但其作用机制尚不完全清楚。我们通过充分利用秀丽线虫中类巨噬细胞便于研究溶酶体发生过程的优势，采用正反向遗传学方法筛选相结合的方法，并综合运用多种生物学技术，揭示sorf-1参与溶酶体发生过程的具体步骤，重点探讨其与溶酶体发生过程中重要的调控基因arl-8的关系，以建立它们介导的基因调控通路。通过遗传学实验和生物化学实验的手段，我们发现sorf-1负调控arl-8介导的溶酶体发生过程，具体表现在缺失sorf-1可以显著修复arl-8突变体中溶酶体结构的缺陷，通过不同时间点观察ssGFP降解情况实验表明其溶酶体降解活性被相应恢复。此外，生化实验结果表明SORF-1与HOPS复合物的两种成分VPS-18和VPS-33相互作用，这种相互作用在人类同源物WDR91与hVPS18和hVPS33之间是保守的。线虫在人中的同源物ARL-8也与VPS-18相互作用。此外，vps-33突变完全抑制了ar -8的表型;sorf-1双突变体的表型。这些结果表明，arl-8可能通过HOPS复合物促进晚期核内体与溶酶体的融合，而sorf-1是这一过程的负调控因子。通过这些发现将有助于我们进一步了解溶酶体异常引起的相关疾病的分子机制，为预防和治疗该类疾病提供新的思路。