生化與細胞所建立鑒定內質網跨膜蛋白拓撲結構的新方法

　　4月18日，國際學術期刊PLoS One在線發表了中科院上海生命科學研究院生化與細胞所胡紅雨課題組的研究論文A Redox-Sensitive Luciferase Assay for Determining the Localization and Topology of Endoplasmic Reticulum Proteins。該論文應用氧化還原敏感的Gaussia熒光素酶和綠色熒光蛋白GFP，報告融合蛋白所處的不同氧化還原環境，從而鑒定目標蛋白質在細胞內的亞定位及其拓撲結構。

　　真核細胞中約有三分之一的蛋白質進入內質網進行折疊、修飾、膜整合、轉運和分泌，內質網內和跨膜蛋白在這些過程中發揮著重要的功能。但是，由于跨膜蛋白疏水區域與膜脂結合的復雜性，以及內質網蛋白質的動態性，現有的鑒定內質網蛋白的定位和跨膜拓撲結構的方法非常有限，且存在操作技術繁瑣等問題。

　　Gaussia熒光素酶（Gluc）是近年報道的分子量最小、活性很高的熒光素酶，含有五對二硫鍵，需要在內質網的氧化環境中才具有完全的發光活性。博士生李海音等利用Gluc的發光活性對氧化還原敏感的特性，將Gluc與GFP串聯表達作為新的報告基因，融合于內質網跨膜蛋白的不同位點，并在HEK 293T細胞中表達。他們以Gluc的發光活性檢測融合位點的氧化還原環境，而用GFP的熒光強度檢測融合蛋白的表達量，從而報告不同融合位點的相對氧化還原環境。

　　該方法可用于區分其定位于內質網或者細胞質，以此鑒定內質網蛋白的定位和拓撲結構，已成功應用于單次跨膜蛋白（如calnexin、Sec61g 和CD3δ）和多次跨膜蛋白（如Herp和HRD1）的拓撲結構。該方法靈敏度高、簡單快速，使內質網蛋白拓撲結構的高通量鑒定成為可能。同時，也可進一步應用于鑒定細胞膜蛋白的拓撲結構，以及檢測蛋白質分泌途徑中的氧化還原環境變化，將為研究蛋白質在內質網中的定位、折疊、氧化還原和修飾，以及動態的膜整合、轉運和分泌提供更加適用、方便和高效的生化和細胞分析技術。

　　該項研究工作得到了科技部、中國科學院和國家自然科學基金委的經費支持。