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小GTP酶 (small GTPase) Rab5/RAB-5定位于早期内吞体，募集效应因子以调控包括内吞循环运输在内的多类型生物学过程 【1-3】 ，例如Rab5效应蛋白Rabenosyn-5与Rab4、膜塑性蛋白EHD1相互作用并促进循环运输 【1,4】 。Rab5/RAB-5活性受到精密时空调控，对RAB-5活性的动态管理对于从早期内吞体至循环途径的货物输送至关重要。在秀丽线虫肠上皮细胞中，组成型活性RAB-5(Q78L)的过表达显著损害循环运输，而CED-10/Rac1通过募集TBC-2下调RAB-5活性 【5】 。后续研究还发现，RAB-10和BAR结构域蛋白AMPH-1/Amphiphysin也能够募集TBC-2至内吞体，RAB-10或AMPH-1缺失导致内吞体膜上活性RAB-5增加，循环货物滞留在早期内吞体 【6】 。
Rab活性受鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)和Rab GTPase激活蛋白(GAPs)调节 【7】 。结合GTP的活性态Rabs通常与不同内膜结构结合，与膜上效应蛋白相互作用以实现功能，而结合GDP的无活性态Rabs大多位于细胞质中 【8】 。作为重要分子开关，Rab5/RAB-5活性需要由相应的GEF和GAP严格管理，以保障正确的货物分选运输。TBC-2是人类TBC1D2A和TBC1D2B的线虫同源物 【9】 。TBC1D2A具有Rab7-GAP活性，与LC3和LRRK1相互作用以调节自噬 【10,11】 ，TBC1D2B与Rab22之间存在相互作用，但其细胞功能有待进一步阐明 【12】 。与哺乳动物同源物不同，TBC-2在内吞体上促进RAB-5失活，促进RAB-5到RAB-7的转化 【9】 。秀丽线虫基因组编码三种潜在RAB-5-GEF蛋白：RIN-1，RABX-5和RME-6 【13-15】 。RME-6驻留在网格蛋白包被囊泡中促进内吞 【14】 ，而RABX-5定位于早期内吞体，与RAB-5-to-RAB-7转化有关 【13】 。
ROCK最初被表征为Rho效应因子，其actin相关功能在高尔基体结构维持、肾纤毛发生和内皮完整性方面被广泛报道 【16-19】 。LET-502是ROCK的线虫同源物 【20】 ，作为RHO-1/Rho效应因子参与P细胞迁移和胚胎形态发生 【21-23】 。2020年9月22日，华中科技大学基础医学院林珑和史岸冰合作在Cell Reports在线发表了题为LET-502/ROCK regulatesendocytic recycling by promoting activation of RAB-5 in a distinctsubpopulation of sorting endosomes(LET-502/ROCK通过促进分选内吞体亚群上RAB-5活化调节内吞循环运输) 的研究论文。
通过全基因组RNAi筛选，研究人员发现LET-502是一种新型循环调节因子。在肠上皮细胞中，LET-502和RAB-5在内吞体上共定位，LET-502缺失导致内吞体上的RAB-5标记水平下降。值得注意的是，LET-502仅与结合GDP的无活性态RAB-5相互作用，且LET-502促进RABX-5与无活性态RAB-5(S33N)间的相互作用，促进RABX-5的RAB-5-GEF活性，提示LET-502和RABX-5互作可促进RABX-5-VPS9结构域从其自抑制构象中释放。研究人员进一步对TBC-2/RAB-5-GAP、CED-10/Rac1与LET-502之间的遗传学关系进行了解析，发现功能冲突的LET-502和TBC-2同时缺失会导致RAB-5在内吞体上过度积累，暗示CED-10可能在时空水平调节RAB-5定位：在CED-10的总控下，TBC-2负调节RAB-5活性，然后RAB-5被LET-502-RABX-5模块重新激活。受以上结果的启发，研究人员分析了LET-502-RABX-5模块和RME-6的功能位置，尝试勾勒RAB-5活性管理的空间特征。他们发现在缺失RABX-5/RAB-5-GEF或其辅助因子LET-502的细胞中，RAB-5主要残留于细胞外围的内吞体，而RME-6/RAB-5-GEF缺失导致细胞质深处RAB-5阳性结构的残留，TBC-2过表达则广泛减少RAB-5的内吞体定位，没有空间差异性。这些结果表明RABX-5和RME-6的功能位置不同，分别影响RAB-5在两个空间分布不同的内吞体亚群上的驻留。TBC-2介导细胞外围分选内吞体上的RAB-5失活，此后LET-502在细胞质深处内吞体亚群上协助再次激活RAB-5，以维持正常的循环运输进程。
基础医学院博士研究生张文娟为该论文的第一作者，林珑副教授和史岸冰教授为共同通讯作者。
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108173
参考文献
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