生长抑素受体储存区室的受调控再表面化微调垂体分泌

Regulated resurfacing of a somatostatin receptor storage compartment fine-tunes pituitary secretion.

作者信息Walaa Alshafie, Vincent Francis, Klaudia Bednarz, Yingzhou Edward Pan, Thomas Stroh, Peter S McPherson
PMID31825461
发布时间2020-01-06
DOI10.1083/jcb.201904054

实验完整度

结合细胞系(AtT20、HeLa)、CRISPR敲除、免疫分离、超分辨成像(STED/STORM)及小鼠体内GH周期研究,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

AtT20细胞(小鼠促肾上腺皮质激素细胞系) HeLa细胞(瞬时转染EGFP-SSTR2) C57BL/6小鼠垂体促生长激素细胞

重点核对

SSTR2内化后储存在syntaxin-6阳性的GLSV区室,与TGN(PIST/TGN38)分离,Brefeldin A处理不影响其分布 CRF刺激通过Rab10依赖性机制促进SSTR2从GLSV再循环至细胞表面 Rab10敲除(CRISPR/Cas9)削弱CRF诱导的SSTR2再循环 体内小鼠垂体:GH峰值期SSTR2细胞膜/胞质比值升高,与GH周期相关

摘要

在垂体细胞中,内化的生长抑素受体被保留在一个GLUT4样储存区室中。该受体响应选择性信号通路迅速重新出现在细胞表面,这一过程微调垂体激素的释放。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
内化的SSTR2在垂体细胞中如何被储存并受调控地再循环至细胞表面,从而微调激素分泌?
核心机制
CRF受体激活通过Rab10依赖性途径动员储存于GLSV中的SSTR2,使其快速再循环至质膜,反馈性抑制CRF介导的激素释放。
主要证据
AtT20细胞中CRF增强SSTR2再循环,Rab10敲除削弱该效应;小鼠GH周期中,GH峰值期SSTR2质膜/胞质比显著升高。
研究意义
提出一种受体膜运输机制,能够微调垂体激素释放的节律,为理解SSTR2在垂体功能调控中的作用提供新视角。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

SSTR2内化及亚细胞定位分析

观察SSTR2在配体刺激后的内化途径及最终定位。

AtT20细胞用[D-Trp8]-SOM刺激,在不同时间点固定并免疫荧光标记SSTR2、syntaxin-6和转铁蛋白,共聚焦显微镜观察;部分实验用dynasore或高渗蔗糖抑制内吞。

2

SSTR2再循环动力学测定

测定SSTR2从syntaxin-6阳性区室再循环至质膜的速率及是否依赖TGN或新合成蛋白。

AtT20细胞用[D-Trp8]-SOM刺激40分钟,洗脱配体后在不同时间点(1、4、24小时)检测质膜SSTR2水平;部分实验加入Brefeldin A或cycloheximide。

3

区分syntaxin-6区室与TGN

验证SSTR2所在的syntaxin-6阳性区室是否与TGN不同。

共聚焦和STED显微镜比较SSTR2、syntaxin-6与TGN标志物(PIST、TGN38)的共定位;用nocodazole处理破坏高尔基体;用Brefeldin A处理观察TGN标志物弥散而syntaxin-6区室不变;生化方法包括免疫分离和蔗糖梯度离心。

4

GLSV特征表征

确定SSTR2储存囊泡的大小和动态特性,并验证其与GLUT4囊泡类似。

使用STORM单分子定位显微镜分析SSTR2与syntaxin-6的最近邻距离;在HeLa细胞中进行活细胞成像,观察EGFP-SSTR2在配体刺激后的内化和再循环过程。

5

Rab10依赖性再循环验证

验证Rab10是否参与CRF诱导的SSTR2再循环。

在HeLa细胞中共表达EGFP-SSTR2与mCherry-Rab8/Rab10/Rab13,比较共定位;用CRISPR/Cas9生成Rab10敲除AtT20细胞,检测CRF对SSTR2再循环的影响;回补实验确认Rab10作用。

6

信号通路对SSTR2再循环的调控

测试激活CRF下游信号(cAMP、Ca2+)是否也能促进SSTR2再循环。

AtT20细胞诱导SSTR2内化后,分别用CRF、Bay K8644(Ca2+通道激动剂)或forskolin/IBMX(升高cAMP)处理1小时,检测质膜SSTR2水平;并用PKA抑制剂PKI验证PKA作用。

7

体内验证:小鼠GH周期中SSTR2分布

验证SSTR2在垂体促生长激素细胞中的定位是否随GH分泌周期变化。

通过尾静脉采血测定小鼠血浆GH水平,根据GH波峰/波谷状态分组,解剖垂体后固定切片,免疫荧光染色SSTR2和GH,定量分析细胞膜与胞质荧光比值。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
[D-Trp8]-生长抑素----
布雷菲德菌素A----
DynasoreSigma-Aldrich--
促肾上腺皮质激素释放因子Sigma-Aldrich--
毛喉素Sigma-Aldrich--
3-异丁基-1-甲基黄嘌呤Sigma-Aldrich--
Bay K8644Sigma-Aldrich--
PKI 14-22酰胺Sigma-Aldrich--
抗SSTR2抗体Abcam--
抗syntaxin-6抗体BD Transduction Laboratories--
抗Rab10抗体Abcam--
抗GH抗体Abcam--
抗HA磁珠Thermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 647标记转铁蛋白Life Technology--
LSM 710共聚焦显微镜Zeiss--
LSM 880共聚焦显微镜Zeiss--
Abberior STED显微镜Abberior--
Vutara SR-350 STORM显微镜Vutara--
Bio-Rad Gene Pulser X电穿孔仪Bio-Rad--
猴抗大鼠GH抗体NIDDK-NHPP--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
AtT20细胞培养条件(DMEM,37°C,5% CO2),血清饥饿时间,细胞铺板密度
阅读提示:Materials and methods: Cell seeding
SSTR2内化诱导
[D-Trp8]-SOM浓度(100 nM),刺激时间(40或60分钟),温度(37°C)
阅读提示:Materials and methods: Internalization of SSTR2 and Trf
再循环检测
酸洗成分(0.2 M乙酸,0.5 M NaCl,pH 4),回收时间(1、4、24小时),CRF浓度(100 nM)
阅读提示:Materials and methods: SSTR2 recycling assays
Rab10敲除
gRNA序列靶向小鼠Rab10,敲除后Rab10水平检测(免疫印迹)
阅读提示:Materials and methods: Generation of Rab10 knockout lines
体内GH周期分析
小鼠品系(C57BL/6),采血间隔(15-20分钟),GH测定方法(ELISA),垂体切片厚度(4 µm)
阅读提示:Materials and methods: Animals and experimental procedures; GH assay