网格蛋白组件定义皮质图案的起始和几何形状

来自新加坡国立大学新加坡力学生物学研究所(MBI)的研究人员报告说，内吞作用以前被认为是一个随机过程，实际上是通过集体动力以协调的方式发生的。这项由吴敏助理教授领导的研究表明，蛋白质网格蛋白介导的主要内吞途径是如何从网格蛋白的周期性行波开始的，网状蛋白在时间上和空间上与下游皮质肌动蛋白波相耦合。在此，网格蛋白内吞波被鉴定为皮质肌动蛋白波的上游引发剂。这项工作于2017年11月20日在Developmental Cell上发表。

“一群羽毛聚集在一起”是一句古老的谚语，它利用自然的集体动力来描述生物的分组倾向。不仅鸟类聚集在一起，而且从生物学的宏观到微观，包括鱼群，细菌集群，迁移细胞群甚至一些蛋白质，都是无数的例子。因此，集体动力学是一种自然现象，当群体中每个人的动态变得彼此同步时，就会发生这种现象，从而产生集体的视觉和功能效果。

在细胞内，细胞骨架蛋白肌动蛋白的集体动力学是众所周知的。肌动蛋白是一种丝状蛋白，与其他细胞骨架元素一起形成一个动态的细丝网络，为细胞提供结构支持和关键功能。细胞皮质中肌动蛋白的协调组装和分解，其位于质膜下方，产生皮质肌动蛋白波，其对于重要的细胞功能(包括迁移和细胞极性)是至关重要的。

尽管已经鉴定了参与皮质波形成的蛋白质，但是不知道引发它们发病的因素/过程，或确定它们将传播的方向。

网格蛋白在启动皮质肌动蛋白波中的作用

由于已发现内吞蛋白如F-BAR在皮质肌动蛋白波中发挥作用，研究人员试图了解内吞作用与皮质肌动蛋白波之间的联系。内吞作用是一种基本的膜运输过程，细胞通过该过程摄取外部因子，如蛋白质和病原体。有多种内吞作用模式，其中网格蛋白介导的内吞作用(CME)是一个主要的例子。CME通过配体与受体的结合，然后是膜内陷，通过三角形蛋白质网格蛋白涂覆内陷，以及网格蛋白包被的囊泡的出芽来引发。

利用敏感的活细胞成像，该团队注意到由网格蛋白引发的内吞波在一些细胞群中出现。这些网格蛋白波与F-BAR的下游波和其他肌动蛋白调节蛋白如Cdc42和N-WASP在时间上相关并协调。研究人员观察到，对于内吞和皮质波之间的这种协调，需要下游F-BAR / Cdc42 / N-WASP和网格蛋白之间的反馈。

通过网格蛋白与皮质肌动蛋白波耦合内吞波的起始的反馈类似于在摇摆的桥上行走的一群人。当一个人踏上桥梁时，将产生桥梁的小运动。当另一个人与第一个人同步时，这种运动会增加。由此产生的摇摆运动迫使桥上的其他人同步行走。然而，一旦他们离开桥梁，反馈耦合就会丢失，人们可以再次按照自己的节奏行走。

可以为CME设想类似的情况。在正常条件下，网格蛋白装配和皮质肌动蛋白波之间没有协调，因此CME作为随机过程发生。然而，内吞波可以通过网格蛋白通过网格蛋白和下游蛋白之间的正反馈机制起始，所述蛋白包括肌动蛋白调节蛋白以及膜蛋白如PIP3。实际上，这看到网格蛋白调节皮质肌动蛋白波的发作。

寻找内吞作用和皮质肌动蛋白波之间的联系

该研究首次报道了胞吞作用的集体动态的发生，并显示了它如何调节皮质肌动蛋白波的起始。内吞作用和皮质肌动蛋白波的产生之间的联系可以更深入地了解细胞如何维持质膜的组成和动力学。