8月1日，國際學(xué)術(shù)期刊Journal of the American Society of Nephrology在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）張榮光研究組的最新研究成果“Phase Separation of MAGI2-Mediated Complex Underlies Formation of Slit Diaphragm Complex in Glomerular Filtration Barrier”。在該工作中，研究人員揭示了液-液相分離在腎臟足細(xì)胞裂孔隔膜形成與維持過程的重要生物學(xué)功能。

　　腎單位是腎臟的結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，其中腎小球毛細(xì)血管壁由三層不同類型的細(xì)胞及細(xì)胞間質(zhì)構(gòu)成，由內(nèi)向外分別是：內(nèi)皮細(xì)胞(fenestrated  endothelial  cell)、基底膜(glomerular  basement membrane，GBM)、上皮細(xì)胞(epithelial cell)，共同組成腎小球過濾系統(tǒng)(glomerular filtration barrier，GFB)。內(nèi)皮細(xì)胞薄而密布特化的小孔，這是腎小球?yàn)V過作用的第一道屏障，由細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成的基底膜是該過濾系統(tǒng)的第二道屏障，相鄰的內(nèi)皮細(xì)胞及上皮細(xì)胞是合成分泌與維持基底膜結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定的主要來源。上皮細(xì)胞高度特化，細(xì)胞邊緣極不規(guī)則，如細(xì)胞伸出的偽足，故稱為足細(xì)胞(podocyte)。典型的成熟足細(xì)胞可以明顯分為細(xì)胞體、主要突起、足突(foot process)三個部分。相鄰足細(xì)胞的足突相互交錯，通過裂孔隔膜(slit  diaphragm，SD)連接。裂孔隔膜是相鄰足細(xì)胞之間的一種特殊的細(xì)胞連接結(jié)構(gòu)，為防止蛋白丟失所建立的最后一道過濾屏障。目前有多種蛋白質(zhì)分子在該結(jié)構(gòu)中被鑒定，但具體的功能及調(diào)控機(jī)制尚不清晰。在每個裂孔隔膜的細(xì)胞質(zhì)一側(cè)，都有一個高電子密度且富含蛋白質(zhì)的區(qū)室結(jié)構(gòu)，這對于裂孔隔膜的完整性和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至關(guān)重要。同時，現(xiàn)已確認(rèn)多個參與編碼無膜區(qū)室成分的相關(guān)基因突變與腎小球疾病的發(fā)生相關(guān)。因此，該區(qū)域是通過什么樣的機(jī)制形成致密區(qū)是一個重要而未得到解決的科學(xué)問題。

　　本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)MAGI2，一個在裂孔隔膜區(qū)域特異表達(dá)的屬于MAGUK家族成員的支架蛋白，可以自主發(fā)生液-液相分離現(xiàn)象，進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象由DY loop 中的酪氨酸殘基與部分PDZ結(jié)構(gòu)域表面的精氨酸殘基之間的多價相互作用所介導(dǎo)。隨后研究人員鑒定了MAGI2與Dendrin之間的直接相互作用，并解析了MAGI2-Dendrin的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)顯示MAGI2串聯(lián)的WW 結(jié)構(gòu)域與Dendrin串聯(lián)的PPxY序列形成特異相互作用。此外，研究人員對Dendrin與CD2AP之間的相互作用進(jìn)行了詳細(xì)研究，有趣的是，CD2AP也可以自主發(fā)生液-液相分離現(xiàn)象，隨后也探究了其中的分子機(jī)制。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)同時證明，MAGI2-Dendrin-CD2AP復(fù)合物之間的多價相互作用驅(qū)動高密度SD區(qū)域凝聚物的形成。重構(gòu)的該凝聚物可以有效地募集跨膜蛋白Nephrin，同時與F-actin相互作用。腎病綜合征相關(guān)的 MAGI2 突變體干擾了該凝聚物的形成，從而導(dǎo)致對Nephrin的募集作用受到損傷。

　　綜上，本項(xiàng)研究通過綜合運(yùn)用生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等方法系統(tǒng)地研究了裂孔隔膜關(guān)鍵成分之間的相互作用，鑒定并組裝一條全新的信號通路，提出了多個基因突變都會導(dǎo)致先天性腎病綜合征的可能解釋。液-液相分離形式的發(fā)現(xiàn)及引入將會為足細(xì)胞間獨(dú)特的細(xì)胞連接——裂孔隔膜的生理機(jī)制研究提供更為科學(xué)的解釋，相關(guān)腎病綜合征的發(fā)病機(jī)制得到一定解答。

　　中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士研究生張海佼為論文第一作者，張榮光研究員和朱金偉副研究員（現(xiàn)為上海交通大學(xué)Bio-X研究院副教授）為通訊作者，香港科技大學(xué)張明杰院士課題組，同濟(jì)大學(xué)大學(xué)曹瑩教授課題組，以及中科院上海有機(jī)所潘李峰研究員課題組也參與了本項(xiàng)研究。感謝復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院溫文玉研究員的大力支持。感謝國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施（上海）BL18U和BL19U1線站，規(guī)?；鞍踪|(zhì)制備系統(tǒng)以及復(fù)合激光顯微成像系統(tǒng)的幫助。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和香港RGC的資金支持。

　　文章鏈接：

　　https://jasn.asnjournals.org/content/32/8/1946 

SD相關(guān)蛋白復(fù)合物介導(dǎo)形成的裂孔隔膜模式圖