內質(zhì)網(wǎng)不僅是鈣和碳水化合物的儲存中心，也是合成多種激素的場(chǎng)所。細胞會(huì )根據需要調整內部管道系統的擴展和網(wǎng)絡(luò )，其中一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程是ER自噬（ER-eating）。在這一過(guò)程中，內質(zhì)網(wǎng)管的一部分膜膨脹，最終形成小囊泡。此外，一種內部細胞的“垃圾袋”——自噬體——會(huì )將它包裹起來(lái)。隨后，這個(gè)自噬體會(huì )與含有活性酶的容器融合，分解自噬體中的內容物進(jìn)行回收。

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圖片信息：內質(zhì)網(wǎng)自噬受體FAM134B最初通過(guò)膜表面分布（左圖）。它的 IDR 在很大程度上以無(wú)序的方式來(lái)回移動(dòng)，就像觸手一樣。局部團簇的形成啟動(dòng)了膜的曲率（左二），觸手凝結成更緊湊的結構（右二）進(jìn)一步加強了曲率。膜囊泡的夾斷（未顯示）是由蛋白質(zhì)的靶向重新分布（分選，右圖）啟動(dòng)的。

“我們已知特定蛋白，即ER自噬受體，在此過(guò)程中發(fā)揮重要作用，”歌德大學(xué)生物化學(xué)II 研究所的Ramachandra Bhaskara博士解釋道。這些受體位于內質(zhì)網(wǎng)管的膜中，由鑲嵌在膜中的錨定結構組成，并附有如柔韌觸角般伸出的兩條長(cháng)蛋白質(zhì)鏈。“通過(guò)超級計算機的復雜模擬，我們最近與其他研究團隊合作，發(fā)現錨定結構會(huì )使膜發(fā)生彎曲，”Bhaskara補充道，“在特定條件下，可能導致膜的突起。我們的當前研究顯示，這種絲狀結構增加了突起形成的可能性，并顯著(zhù)加快了這一過(guò)程。”

蛋白質(zhì)由氨基酸生成的無(wú)序“觸角”

大多數蛋白質(zhì)在生成后會(huì )形成特定的三維形狀：有些部分呈螺旋狀，而有些部分則像手風(fēng)琴一樣折疊，使其具有緊湊而相對堅固的形態(tài)，這同樣適用于ER自噬受體的錨定區域。然而，觸角部分由長(cháng)鏈氨基酸構成，并以無(wú)序方式振蕩，因而稱(chēng)為“內在無(wú)序（蛋白質(zhì)）區域”或簡(jiǎn)稱(chēng)IDR。這些廣泛的擺動(dòng)需要空間，便通過(guò)使錨定的膜膨脹來(lái)創(chuàng )造這種空間。“此外，還有另一種效果，”該研究的第一作者Sergio Alejandro Poveda Cuevas博士強調：“IDR包含能在特定條件下折回的短序列。我們發(fā)現，突起形成過(guò)程中，它們會(huì )折回并像支架一樣依附在膜上，從而加強膜的彎曲。”

模擬表明，膜的剝離是多個(gè)精細協(xié)調過(guò)程的結果：最初，各種ER自噬受體的錨定區域聚集在一起，增加了受體引起的膜彎曲。其次，IDR觸角是伸展的，它們與自噬機制接觸并將其導向膜。接著(zhù)，IDR凝結成更緊湊的結構，進(jìn)一步增強膜的彎曲性，直到膜被擠壓并且囊泡被包裝進(jìn)自噬體（“垃圾袋”）中。

研究結果的重要意義

“除了為這個(gè)重要的細胞過(guò)程提供詳細見(jiàn)解外，我們的研究還顯示受體IDR在確保這一過(guò)程的順利進(jìn)行中扮演了核心角色，”Bhaskara解釋說(shuō)。這些結果特別有趣，因為某些神經(jīng)方面的問(wèn)題與ER自噬的中斷有關(guān)。更好地理解膜降解過(guò)程可能有助于未來(lái)的具體操作。

雜志：Proceedings of the National Academy of Sciences

DOI：10.1073/pnas.2408071121