ACAP4-ezrin信号通路调控胃壁细胞功能的分子机理研究

Gastric parietal cells play an important role in digestive physiology as they orchestrate HCl and intrinsic factor secretion. Perturbation of parietal cell secretion has implicated in clinic gastroenterology such as gastroesophageal reflux disease and Zollinger-Ellison syndrome. Therefore, studying of gastric acid secretion is of great importance not only in better understanding of fundamental physiology but also intervention of diseases associated with aberrant acid secretion..Gastric acid secretion elicited by histamine involves in coupling of proton pump mobilization to apical membrane remodeling by ezrin. Our previous study has revealed the interaction between ezrin and ACAP4, ARF6 activating protein, and their interacting network in parietal cell secretion. To delineate physiological function of ACAP4 in gastric acid secretion, we have developed a tissue specific knockout mouse using Cre-LoxP system. Our preliminary characterization demonstrates the inability of ACAP4 KO parietal cell to respond the histamine stimulation. We plan to combine this powerful model system with biophotonic analyses to illustrate the function of ACAP4 and its post-translation modifications in parietal cell dynamics in response to histamine. In addition, we will evaluate how Helicobacter pylori modulate gastric glandular plasticity in the knockout mice. Successful accomplishment of proposed studies will enable us to consolidate the ACAP4-ezrin signaling cascade into molecular physiology of parietal cell acid secretion. Those studies will also better our understanding as to how perturbation of ACAP4-ezrin interaction contributes to parietal cell pathophysiology.

胃壁细胞负责内因子释放及酸分泌具有重要的生理学意义。胃壁细胞酸分泌失调可导致反流性食道炎、佐林格综合征等消化道疾病。为此，研究胃酸分泌的详尽机制有重要的理论及转化医学价值。组胺刺激的胃酸分泌是通过ezrin介导的质子泵向顶膜移动及顶膜重排机制来实施的。我们的前期研究已揭示ACAP4与ezrin的相互作用及信号转导通路在胃酸分泌中的重要作用。为进一步阐明ACAP4的生理学功能，我们制备了ACAP4条件性基因剔除小鼠。我们拟采用ACAP4特异性敲除的胃壁细胞为模式体系结合超高分辨率的光敏定位显微镜成像详尽评估ACAP4蛋白及其共价修饰在胃酸分泌过程中的动力学特征。同时，我们拟评估幽门螺杆菌VacA毒素对ACAP4剔除小鼠胃壁细胞可塑性的影响。我们期望通过本项目的实施阐明ACAP4-ezrin信号通路在胃壁细胞生理学过程中的作用机制，揭示ACAP4-ezrin信号通路功能变异对消化生理学的影响。

胃酸分泌异常与多种消化道疾病关系密切，研究胃酸分泌的机制有重要的理论及转化医学价值。组胺刺激的胃酸分泌是通过ezrin介导的质子泵向顶膜移动及顶膜重排机制来实施的。本项目针对ACAP4-ezrin蛋白质复合体在上皮细胞极化过程中的功能及蛋白质磷酸化对ezrin分子可塑性的调控作用开展系统研究，取得如下重要结果：1、我们建立了胃壁细胞特异性ACAP4剔除小鼠模型，为解析ACAP4生理学功能提供了良好模式体系。2、基于上述模式体系解析了幽门螺杆菌VacA毒素对胃壁细胞酸分泌的影响机制。我们发现VacA毒素通过与酪氨酸磷酸酶PTP-ζ的相互作用，上调ACAP4第733位的酪氨酸磷酸化水平。Ezrin水解导致了组胺刺激下ACAP4上顶膜的受损，从而使得第733位磷酸化的ACAP4持续在底膜的定位，致使质子泵向顶膜的移位改道为向底膜移动，从而影响了胃壁细胞正常泌酸。3、我们发现Syntaxin3的Habc结构域和ezrin的N端N-ERMAD结构域介导了Syntaxin3-ezrin相互作用，且该作用受到了ezrin的磷酸化状态的调节，从而解析了介导ezrin与Syntaxin3相互作用的结构域。66位丝氨酸磷酸化展开了ezrin分子构象，使整个分子更为伸展，从而使Syntaxin3-ezrin复合物形成，从而进一步阐明了胃壁细胞酸分泌过程中ezrin调控管状囊泡定向转运的重要性。4、揭示并确认了一个新的有关PKA-MST4-ezrin信号轴的胃壁细胞泌酸分子调控机制。我们发现Ezrin66位丝氨酸磷酸化介导了ezrin的蛋白构象改变，并促进了MST4介导的ezrin567位苏氨酸的磷酸化。PKA通过磷酸化ezrin与MST4共同调控了组胺介导的胃酸分泌，而PKA-MST4-ezrin信号轴对胃壁细胞的活化起到了必要的作用。5、揭示了慢性胃炎不同病理阶段ezrin、ACAP4和ARF6的表达趋势。我们证实ARF6-ACAP4-ezrin蛋白复合物在胃壁细胞的酸分泌及其介导慢性非可控性炎症介质中发挥重要作用。综上所述，我们的研究结果解析了ARF6-ACAP4-ezrin信号通路对胃壁细胞酸分泌的分子调控机制，进一步揭示胃壁细胞骨架与膜重排过程中的构-效机理，阐明了其在胃酸分泌中的分子生理学机制及病理生理功能，具有重要科学与临床意义。