研究揭示高尔基体蛋白质磷酸化影响乳汁质量的分子机制

乳汁是哺乳动物幼崽获取营养的重要来源，其中的酪蛋白胶束富集蛋白质、钙、磷等营养物质，其形成过程高度依赖酪蛋白的磷酸化水平。磷酸化酪蛋白早在1883年已被发现，但其上游蛋白激酶Fam20C直至近年才被鉴定。Fam20C作为细胞分泌途径中的关键激酶，如何高效催化包括酪蛋白在内的多种分泌蛋白发生磷酸化修饰，此前尚不明确。

前期研究证实，Fam20C是典型的高尔基体II型跨膜蛋白，并非既往认知的可溶形式蛋白。该蛋白需经高尔基体膜上的丝氨酸蛋白酶S1P剪切加工后激活，并与同家族假激酶Fam20A形成异源复合物。该复合物借助Fam20A的跨膜结构域锚定在高尔基体膜上，从而延长在高尔基体的驻留时间，保障与底物蛋白充分接触以催化磷酸化修饰。研究还发现，细胞内的货物受体蛋白ERGIC2、ERGIC3可介导Fam20A-Fam20C复合物从内质网运送至高尔基体。

近日，中国科学院生物物理研究所科研团队揭示了泌乳过程中，两种精巧的分子机制协同维持高尔基体中高效蛋白质磷酸化的核心机理。

研究表明，在泌乳期小鼠乳腺中，货物受体蛋白ERGIC2、ERGIC3与Fam20A-Fam20C复合物的表达水平均明显提升，这提示机体可通过增加货物受体蛋白的数量，保障泌乳过程中高尔基体Fam20C激酶供给。研究进一步发现，缺失Ergic2或Ergic3的母鼠，乳汁中酪蛋白磷酸化不足，营养品质下降，导致哺育的幼崽生长发育明显迟缓。分析显示，基因缺陷母鼠的乳腺细胞Fam20C定位异常，造成分泌途径蛋白质磷酸化谱发生紊乱。

该研究揭示了分泌途径激酶的精准调节机制，明确了高尔基体作为蛋白质磷酸化场所的重要功能，阐明了蛋白质磷酸化对于维持乳汁质量和后代营养的重要作用，也为未来提升乳品质量、研发“人造奶”开辟了新方向。

相关研究成果发表在《细胞生物学杂志》（Journal of Cell Biology）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等的支持。

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货物受体介导的Fam20激酶高尔基体滞留在哺乳期间调节分泌蛋白的磷酸化