TEL:17312606166（魏經理）
美鳳力臨床前大動物實驗中心
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華中科技大學基礎醫學院史岸冰課題組在 Nature Aging 期刊發表了題為：Age-associated decline in RAB-10 efficacy impairs intestinal barrier integrity 的研究論文，闡釋了細胞內膜運輸效能在衰老相關的生理學變化中如何影響腸道屏障完整性。
Nature Aging 期刊還同期發表了來自中國科學院分子細胞科學卓越創新中心沈義棟研究員的News & Views文章，介紹了這項研究的科學意義與創新性。
腸道在生物體與外部威脅（如微生物和毒素）相互作用中扮演著關鍵的屏障角色。然而，隨著年齡的增長，動物和人類的腸道功能逐漸減弱，腸道屏障功能障礙可導致多種疾病的發生，包括炎癥性腸病、慢性心力衰竭和哮喘。研究顯示，延長壽命的干預措施，如降低環境溫度或限制飲食，可以延緩動物腸道屏障功能的下降。近期，通過對模式生物秀麗線蟲的研究，科學家們發現，隨著年齡的增長，線蟲中的熱休克轉錄因子HSF-1喪失，導致ACT-5肌動蛋白磷酸化水平上升，加速了腸道頂膜端微絲骨架網絡的衰退，損害了腸道屏障功能。
腸上皮屏障功能障礙的一個關鍵特征是其無法維持選擇性通透性，這在衰老過程中較為普遍。比如，老齡大鼠腸絨毛微血管的通透性明顯增加；老年人群小腸屏障的滲透性增加，導致與年齡相關的免疫紊亂。通過在模式系統中開展的研究，學界認識到腸上皮屏障的通透性與細胞間連接的結構和功能完整性密切相關。
脊椎動物腸細胞間連接包括緊密連接和粘附連接，參與維持腸道屏障的完整性和細胞間通訊。秀麗線蟲和脊椎動物的腸上皮細胞間連接在組成和功能上相似。線蟲腸上皮具有單一的頂膜端連接，其功能兼顧緊密連接和粘附連接，是闡明細胞連接組裝和功能的理想研究模型。線蟲頂膜端連接包含三個主要的組成域（圖1）：頂膜端區、粘附連接域和DLG-AJM域。其中，粘附連接域的cadherin-catenin復合物由HMR-1/cadherin、HMP-2/β-catenin、HMP-1/α-catenin和JAC-1/p120組成，DLG-AJM域位于粘附連接域的基膜側，可能參與調節屏障通透性。2018年，史岸冰課題組針對HMP-1/α-catenin分布調控的研究發現，為了將HMP-1精確定位到頂膜端連接區，必須精確地調節內吞循環調控因子RAB-10/Rab10的活性。當干擾RAB-10的活化時，會導致HMP-1在側膜上異常分布，引發側膜紊亂和過度延伸。
SDPN-1是哺乳動物PACSINs和果蠅Syndapin的線蟲同源物，已知促進內吞體上肌動蛋白聚合。在成年小鼠中，PACSIN2位于腸細胞的頂膜，調節內吞作用和微絨毛形態。
研究表明，SDPN-1和RAB-10之間存在潛在功能關系。SDPN-1缺失會導致RAB-10在細胞質中累積，而RAB-10的缺失會導致SDPN-1在細胞質中擴散，提示SDPN-1是RAB-10功能的潛在負調控因子，而RAB-10是SDPN-1的潛在膜招募因子。然而，本研究發現SDPN-1的膜定位實際上并不是由RAB-10決定，RAB-10缺失細胞中的SDPN-1彌散結構是內吞體形成之前的簇狀前體膜結構，SDPN-1仍附著于這些膜結構，并非是蛋白的細胞質彌散。RAB-10缺失后SDPN-1的膜質比并沒有發生變化，無論有無RAB-10存在SDPN-1始終與膜標記物PI(4,5)P2有很好的共定位。上述證據表明，SDPN-1的內吞體膜定位主要由磷酸肌醇PI(4,5)P2決定，RAB-10與SDPN-1膜募集無關。
進一步，研究人員發現衰老動物腸道通透性的增加主要是由于粘附連接的結構與功能障礙所致，這與RAB-10缺失造成腸道通透性增加表型一致，提示RAB-10效能在衰老線蟲中降低，導致腸道粘附連接完整性受損，且RAB-10功能下降很可能與SDPN-1有關。與此推論一致，SDPN-1的表達在衰老動物中出現大幅度上調，SDPN-1缺失可導致RAB-10及其GEF蛋白DENN-4在內吞體上積累，而SDPN-1過表達會造成RAB-10和DENN-4內吞體標記水平降低。綜合這些證據，表明SDPN-1確實是RAB-10功能的負調控因子。進一步的實驗發現，SDPN-1僅與無活性形式的RAB-10(GDP)相互作用，且與RAB-10存在弱共定位，SDPN-1與DENN-4的DENN結構域有相互作用，與DENN-4有非常好的共定位。
為了解RAB-10、SDPN-1和DENN-4/GEF三者之間的功能關系，研究人員通過蛋白體外競爭和熒光共振能量轉移(F?rster resonance energy transfer, FRET)等多類型實驗表明SDPN-1與DENN-4/GEF競爭結合RAB-10，進而抑制RAB-10的激活。進一步，研究人員通過AlphaFold2-Multimer預測并驗證了SDPN-1與DENN-4競爭RAB-10(GDP)上的結合界面，降低了DENN-4的GEF效能。
研究提示，SDPN-1/PACSINs可以通過其F-BAR結構域介導的自我互作形成寡聚物。為此，研究人員通過粒徑排除色譜法（size exclusion chromatography，SEC）和多角度光散射（multi-angle light scattering，MALS）聯用，發現SDPN-1存在二聚和六聚兩種寡聚態。蛋白互作實驗表明，SDPN-1主要利用其二聚體形式與DENN-4競爭結合RAB-10(GDP)，而六聚體可能是細胞內儲藏庫或自我約束形式。與上述生化、生物物理研究結論一致，SDPN-1敲低可緩解衰老相關的粘附連接完整性及腸屏障通透性異常。
最后，研究人員發現SDPN-1對RAB-10的抑制作用需要KGB-1/JUN激酶，年齡相關的KGB-1/JUN活性抑制解除是SDPN-1行使RAB-10抑制效能的必要條件，KGB-1可能通過改變SDPN-1的寡聚態來增強其抑制效能。
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