酸敏感離子通道膜轉運新機制研究

《酸敏感離子通道膜轉運新機制研究》是依託上海交通大學，由劉滌石擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：酸敏感離子通道膜轉運新機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉滌石
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

酸敏感離子通道(acid-sensing ion channel, ASIC)是神經系統中一類靈敏感受胞外pH值變化，介導陽離子內流的膜受體，近年來被證明廣泛參與恐懼記憶、炎性痛和腦缺血等重要生理病理過程。申請人之前的研究工作闡述了鈣通透性的ASIC1a亞基上膜和內吞過程的信號通路，及其在痛覺中樞敏化與神經元酸中毒中的貢獻(J Neurosci, 2012; 2013)，提示ASIC1a通道的膜表達水平持續受到精細的調控，並具有重要的生理病理意義。本項目力圖綜合運用多層次研究手段，從膜磷脂互作環境、胞內分選途徑、生理活性依賴的調控、神經元發育等多個新的角度入手，全面研究ASIC1a膜轉運的內在分子機制，以及ASIC1a膜表達水平在神經發育中的作用。本項目的開展有助於揭示ASIC1a通道膜轉運與表達的質控步驟與相關靶點，並為進一步操控通道功能，干預缺血損傷和痛覺等病理過程的發生髮展提供線索。

結題摘要

酸敏感離子通道(acid-sensing ion channel, ASIC)是神經系統中一類靈敏感受胞外pH值變化，介導陽離子內流的膜受體，近年來被證明廣泛參與恐懼記憶、炎性痛和腦缺血等重要生理病理過程，但領域內對ASIC所處的脂膜環境和上膜質控步驟仍缺乏了解。申請人之前的研究工作闡述了鈣通透性的ASIC1a亞基上膜和內吞過程的信號通路，及其在痛覺中樞敏化與神經元酸中毒中的貢獻(J Neurosci, 2012; 2013)，提示ASIC1a通道的膜表達水平持續受到精細的調控，並具有重要的生理病理意義。在本項目的開展過程中，我們按計畫綜合運用生物化學與分子遺傳學、細胞生物學、電生理技術等多層次的體內外研究手段及轉基因動物資源，從ASIC亞基與細胞膜脂質，特別是神經突觸微環境內的蛋白-脂質相互作用入手，研究了ASIC1a在神經突觸內的功能和調控。生化試驗結果表明ASIC1a胞內段羧基鏈與兩類結構近似的酸性膜磷脂之間存在直接的相互作用，而細胞學實驗顯示ASIC1a與酸性膜磷脂在胞內的一些特定細胞器和偽足區域，以及神經元的興奮性突觸後區域存在富集現象。敲低脂質合成酶的表達降低胞內磷脂含量，會導致ASIC1a膜表達的顯著降低，表明膜磷脂與ASIC1a之間存在著功能偶聯。進一步研究顯示ASIC1a胞內段羧基鏈上的兩個正電荷殘基貢獻了這一相互作用，突變這兩個殘基即導致ASIC1a羧基端與酸性膜磷脂之間的相互作用完全消失，並重現了ASIC1a膜表達受損和功能降低的表型。此外，在項目開展過程中我們也篩選了與多種ASIC亞基之間存在相互作用的膜脂質，ASIC1a的胞內信號分選和轉運途徑，開發了一系列標記和研究ASIC1a的分子工具以及轉基因工具鼠，為後續研究打下良好的基礎。本項目集中研究了ASIC1a亞基與膜磷脂之間的相互作用，共定位關係和功能偶聯，並基於所鑑定出的互作位點建立了特異性的干預手段，進而研究這一蛋白-磷脂間相互作用貢獻神經發育和神經活動的具體機制；同時，本項目的發現也揭示了ASIC1a通道膜轉運與表達的質控步驟和相關靶點，並為進一步調控通道功能，干預缺血損傷和痛覺等病理過程的發生髮展提供了線索。