Cell：新研究揭示囊泡通过相分离在细胞内短距离移动机制

囊泡是一种小型细胞容器，具有多种功能，包括帮助移动蛋白、脂质和其他细胞成分等物质，这些物质是有机体生存和循环利用废物所必需的。

除了利用分子马达进行长距离运输外，细胞还需要在细胞的特定部位短距离移动囊泡。但这种短距离运输的确切机制仍是科学家们的一个研究课题。

为解决这一难题，在一项新的研究中，来自中国香港科技大学的研究人员着重关注突触囊泡（synaptic vesicle）的移动。他们揭示了这些囊泡如何在细胞特定部位短距离移动的机制：与这些囊泡相关的特定蛋白的分离使它们能够以受控的方式在细胞的不同区域之间移动。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Short-distance vesicle transport via phase separation”。

具体来说，一种名为Piccolo的大型蛋白形成线圈，在钙信号的作用下，从一个名为储备池（reserve pool）的区域抓取突触囊泡，并将其放置在另一个名为活性区（active zone）的区域。

他们还发现，另一种名为 TFG 的蛋白通过类似的相分离过程，帮助将囊泡从内质网（ER）转移到另一种名为内质网-高尔基体中间区室（ER-Golgi intermediate compartment）的细胞结构中。他们的研究结果表明，相分离可能是细胞调节囊泡向特定方向短距离移动的一种常见方式。

在细胞中，囊泡需要向特定方向移动，以满足各种需要。对于细胞不同部分之间的较长距离，它们依赖于附着在细胞骨架上的分子马达。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.03.003

不过，在细胞的较小区域内，囊泡也需要短距离移动。例如，在处理和分选蛋白的高尔基体中，囊泡的快速移动距离只有几百纳米。同样，在神经细胞末梢，突触囊泡从储存位点快速穿梭到释放位点，其距离仅为几百纳米，需要精确地时间控制以便释放神经递质。

与囊泡的长距离运输不同，人们对细胞内囊泡如何实现局部定向运动知之甚少，只知道它们不涉及分子马达。

至关重要的是，这项新的研究确定了细胞中帮助囊泡向特定方向短距离局部移动的一些主动过程。

论文共同第一作者Wu Xiandeng博士说，“我们的研究表明，囊泡的短距离定向运输可以通过囊泡与蛋白凝聚物的相分离实现，而无需分子马达的参与。因此，未来的一个重要方向是将我们在突触中发现的这种新囊泡运输机制推广到其他更常被研究的细胞过程中。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Hua Qiu et al. Short-distance vesicle transport via phase separation. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.03.003.