Synaptotagmin 所調控的液泡融合調節著細胞移動作用

論文: Richard A Colvin., et al. Synaptotagmin-mediated vesicle fusion regulates cell migration.

Nat Immunol. 11(6):495-502 (2010)

報告者: 吳佳芸 (Chia-Yun Wu)                   時間: 13:10~14:00, Oct. 20, 2010

講評老師: 林以行博士 (Dr. Yee-Shin Lin)          地點: Room 601

摘要:

趨化素(chemokines)與化學趨化物(chemoattrants)指揮細胞移動到感染與發炎區對免疫反應產生扮演相當重要的角色¹。當趨化素(chemokines)與化學趨化物(chemoattrants)與位在所有白血球分支表面上的G蛋白偶合接受器結合後，活化此G蛋白並釋放出其Gα與Gβγ次單元。緊接著Gβγ次單元活化磷脂酶C(phospholipase C),磷脂烯肌醇3激酶(phosphatidylinositol-3-OH kinase)與Rho小GTPase家族等訊息路徑而誘導細胞移動現象²。然而化學趨化物(chemoattrants)如何控制這高度整合的細胞移動的過程仍有許多未知的缺口存在著。在本篇研究中，作者利用lentivirus RNA-mediated interference(RNAi)based shRNA library與穿膜分析(transwell assay)方式篩選受到CXCL12/CXCR4所調控細胞趨化性(chemotaxis)中，參與其中的未知基因。作者鑑定出一群可轉譯出鈣依賴型調控者的synaptotagmin(SYT)家族之基因可能影響著細胞移動。對CXCL12/CXCR4所調控的細胞趨化性(chemotaxis)而言，SYT2扮演負向調控者而SYT5與SYT7則是正向調控者。調控液泡融合(vesicle fusion)及溶酶體胞吐作用(lysosome exocytosis)中重要蛋白small GTPase 的Rab27a與Rab3a也發現參與其中。利用SYT7缺陷老鼠所取出的骨髓衍生細胞發現其移動的距離、速率、方向性以及細胞極化現象相較於控制組來的差。進一步利用老鼠痛風發炎模式，發現在SYT7缺陷老鼠中其所吸引來的骨髓衍生細胞不管是在比例或數目上都比正常老鼠來的低，但排除是因巨噬細胞(macrophages)所表現的趨化素(chemokines)減少的緣故。進一步分析其作用機制發現Rabs與SYTs並非藉由影響 細胞表面的趨化素接受器CXCR4的表現、降低small GTPases Rho、Cdc42、Rac的活化所引發調控細胞移動的訊息路徑²、鈣離子的進入細胞以及F-actin極化使細胞更有效的方向性移動層面上。從文獻中得知SYT蛋白藉由其鈣感覺區來調控液泡融合(vesicle fusion)³。利用鈣離子螯合劑BAPTA阻擋由趨化素(chemokines)刺激所引發的鈣離子進入，在細胞表面上所表現的溶酶體標記LAMP-1以及細胞移動的比例明顯比未處理得來的低。利用即時影像分析顯示SYT缺陷細胞大多處於貼附的型態，而且移動中的SYT缺陷細胞有較多的溶菌體累積在後尾足(uropod)的末端，不易釋放其後尾足，因而造成細胞移動上的缺陷。綜合以上結論，經趨化素(chemokines)刺激所誘導的鈣離子進入，SYT蛋白感受此鈣離子的變化，藉此去調控溶菌體胞吐作用(lysosome exocytosis)以及後尾足(uropod)的釋放而影響細胞的移動現象。

參考資料:

1. Viola, A. & Luster, A.D. Chemokines and their receptors: drug targets in immunity and inflammation. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 48, 171–197 (2008).
2. Thelen, M. & Stein, J.V. How chemokines invite leukocytes to dance. Nat. Immunol. 9, 953–959 (2008).
3. Martinez, I. et al. Synaptotagmin VII regulates Ca2+-dependent exocytosis of lysosomes in fibroblasts. J. Cell Biol. 148, 1141–1149 (2000).