北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究所、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、生物膜國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和麥戈文腦科學(xué)研究所周專實(shí)驗(yàn)室與北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張哲課題組合作，于2022年7月28日在Advanced Science（IF = 17.52）在線發(fā)表論文“Tuning the Size of Large Dense-Core Vesicles and Quantal Neurotransmitter Release via Secretogranin II Liquid-Liquid Phase Separation”，報(bào)道了致密核心囊泡（large dense-core vesicle，LDCV）中的基質(zhì)蛋白Secretogranin II（SgII）通過(guò)形成液-液相分離而影響LDCV的大小/體積，繼而調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)量子化分泌的分子機(jī)制。

神經(jīng)系統(tǒng)中主要有兩類囊泡：突觸小囊泡（smallsynaptic vesicle, SSV）和致密核心囊泡（LDCV）參與受控分泌過(guò)程。SSV集中在神經(jīng)元突觸前，直徑約30~50 nm，主要儲(chǔ)存經(jīng)典小分子神經(jīng)遞質(zhì)，例如谷氨酸、乙酰膽堿、GABA，在動(dòng)作電位到來(lái)時(shí)在突觸前膜分泌，介導(dǎo)神經(jīng)活動(dòng)由突觸前向突觸后傳遞。相比于SSV，LDCV主要儲(chǔ)存蛋白質(zhì)、神經(jīng)肽等大分子遞質(zhì)，并擁有獨(dú)特的形態(tài)特征，主要表現(xiàn)在其較大的體積（直徑在100—500 nm）及電鏡下呈現(xiàn)電子致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。LDCV在人體的諸多生理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，但影響LDCV體積的具體分子機(jī)制卻仍未可知。

本文使用經(jīng)典的神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞模型（腎上腺嗜鉻細(xì)胞）作為研究對(duì)象，采用電化學(xué)微碳纖維電極（CFE）及全內(nèi)反射熒光顯微鏡（TIRF）發(fā)現(xiàn)在SgII敲低后LDCV中神經(jīng)遞質(zhì)的量子化分泌發(fā)生了顯著降低；同時(shí)通過(guò)光電聯(lián)透射電子顯微鏡（CLEM）發(fā)現(xiàn)LDCV量子化分泌的降低是由于SgII敲低的嗜鉻細(xì)胞中LDCV體積變小導(dǎo)致；接下來(lái)，作者通過(guò)體外純化的方法表明SgII具有pH依賴的多聚化行為，且其高聚體可以被Ca²⁺誘導(dǎo)發(fā)生液-液相分離（LLPS）。而后，作者發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)截?cái)郤gII或引入與SgII可以發(fā)生相互作用的分子Secretogranin III（SgIII）來(lái)調(diào)節(jié)SgII LLPS的程度，并且不同程度的LLPS將直接影響嗜鉻細(xì)胞中LDCV的體積及量子化分泌的大小。由此，作者從分子及細(xì)胞層面，闡釋了基質(zhì)蛋白SgII是如何通過(guò)pH、Ca²⁺依賴的自身聚集形成液-液相分離，從而調(diào)控細(xì)胞內(nèi)LDCV的體積及神經(jīng)遞質(zhì)的量子化分泌。

該工作由北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院周專實(shí)驗(yàn)室的林兆晗（2019級(jí)博士生）、李映林（2017級(jí)博士生）以及前沿交叉學(xué)科研究院杭雨奇（2018級(jí)博士生）為共同第一作者；未來(lái)技術(shù)學(xué)院周專教授、未來(lái)技術(shù)學(xué)院張泉峰博士后（現(xiàn)為上海交通大學(xué)Bio-X研究院長(zhǎng)聘教軌副教授）、生命科學(xué)學(xué)院張哲研究員為共同通訊作者。

來(lái)源：北京大學(xué)