分子伴護蛋白和泛素連接酶與人類第一型氯離子通道蛋白之細胞膜分布

Abstract

先天性肌肉強直症(myotonia congenita)是一種遺傳性的骨骼肌病變，是由於第七對染色體上的CLCN1基因發生變異，造成骨骼肌CLC-1氯離子通道之功能改變。本實驗室先前利用野生型(wild-type)CLC-1以及一種與肌肉強直症相關的突變型(A531V)進行研究，發現CLC-1在內質網中會藉由cullin-RING ubiquitin ligase 4 (CRL4)進行蛋白酶體降解，此外也發現了多種分子伴護蛋白(molecular chaperones)對CLC-1蛋白質生合成的影響。本論文的目的為檢測可能參與CLC-1在細胞膜上的調控之分子伴護蛋白及泛素連結酶。 首先，我們利用細胞表面生物素化(surface biotinylation)的方法發現，在與CLC-1共同表現時，分子伴護蛋白FKBP在細胞膜分布的比例會明顯的增加。以相同的方法進行實驗，我們還發現CLC-1也會增加CRL complex在細胞膜分布的比例明顯增加。相反的，我們發現分子伴護蛋白不論是否與CLC-1共同表現時，都不會被細胞生物素化偵測到明顯的訊號。另外，我們也利用次細胞分離法(subcellular fractionation)去探討FKBP在有無CLC-1情況下的次細胞分布狀況，我們發現共同表現CLC-1時，會使FKBP由類似calnexin (內質網標記蛋白)的次細胞分布狀況改變為類似cadherin (膜標記蛋白)之次細胞分布狀況。針對細胞質蛋白質(cytosolic protein)，我們改用差速離心法(differential centrifugation)去觀察CRL complex在有無CLC-1情況下的次細胞分布狀況，我們發現共同表現CLC-1時，會使CRL complex在細胞膜的分布增加，但是Hsp的分布狀況則沒有明顯變化。Brefildin A是一種能夠抑制囊泡由內質網運送至高基氏體的藥物，會干擾諸如CLC-1等膜蛋白被運送到細胞膜上的過程，因此可用以觀察膜蛋白質在細胞膜上的代謝時程(turnover rate)。我們初步的實驗結果顯示，當共同表現FKBP時，似乎會使得細胞膜上的A531V較為穩定。 從以上的研究觀察我們可以推論當細胞大量表現CLC-1時，FKBP及CRL complex在細胞膜分布的機率會明顯增加，這個結果可能暗示著FKBP8及CRL4 complex都可能與位於細胞膜上的CLC-1具有交互作用，並且影響CLC-1在細胞膜上的代謝過程。未來，我們將進一步以brefeldin A確認FKBP、CRL complex及其它分子伴護蛋白是否會影響CLC-1在細胞膜上的代謝時程。