Identification and Functional Characterization of Human ARF-Like Proteins 1 (HARL1) Protein Complex in Vesicle Trafficking

腺嘌呤核.二磷酸核糖化因子 (ADP-ribosylation factor; ARF) 與腺嘌呤核.二磷酸核糖化相似因子 (ARF-like; ARL) 是 Ras 小鳥嘌呤核甘三磷酸 (Rassmall GTPase) 次家族的蛋白質成員。ARF 蛋白質，彼此之間約有 60 % 的序列相似度，並且被證實具有直接活化酵素活性，改變局部酯質成份，或影響蛋白質，尤其是囊泡套複合體 (vesicle-coat complexes) 動員至細胞膜的生物功能。這類的蛋白質都受到鳥糞嘌呤核.酸轉換因子 (guanine-nucleotide exchange factor; GEF)與鳥糞核.三磷酸水解.活化蛋白質 (GTPase-activating protein; GAP) 的調控，始得以在與鳥糞核.三磷酸 (GTP) 結合的活化態和與鳥糞核.二磷酸(GDP) 結合的不活化態之間循環著。第一腺嘌呤核.二磷酸核糖化相似因子 (ARL1)，是 ARF/ARL 家族，Rassmall GTPase 超級家族成員之一。雖然 ARFs 與 ARLs 之間有高度的相似度，但在 ARL 蛋白質之中，只有 ARL1 被報導會參與囊泡的運輸作用 (vesicletrafficking) 。ARL1 主要位於細胞內反式高基氏網 (trans-Golgi network; TGN)，並曾被提出與內噬作用 (endocytosis) 以及胞吐作用 (exocytosis) 有關。根據我們先前的研究，我們利用酵母菌雙雜交法找到幾個特定會與人類 ARL1 (hARL1)交互作用的蛋白質，並提出其在 TGN 與細胞膜之間的運輸過程中，可能扮演的角色。但是我們對於這些已知的作用分子之間，在功能上或是調節上所具有的專一性，瞭解實在有限。目前也無任何 GEFs 或 GAPs 被證實是與 hARL1 在細胞內具有專一性的交互作用存在。因此，依據我們的研究與相關文獻的報導，我們推測必定有尚未被鑑定出的蛋白質/作用分子與 hARL1 形成蛋白質複合體(protein complex)，而該複合體為了符合特定的囊泡運輸步驟或特定的生理條件，受到專一性的調控。在這計劃中，我們將系統性地鑑定hARL1 蛋白質複合體組成，並分析其在調節囊泡運輸過程中的交互作用網。我們將結合分子生物學，蛋白質體學，生物資訊學，生物化學與細胞生物學來探究 hARL1 所調節的囊泡運輸路徑。我們的目標為:1. 利用親和性純化分離，化學交互聯結反應 (cross-linking) 與質譜科學，鑑定hARL1 蛋白質複合體組成。2. 進行 hARL1 與其交互作用分子，結構與功能特性的分析。3. 探討 hARL1 與其交互作用分子在囊泡或膜運輸系統中的功能。本計畫的長程目標是闡述 hARL1 與其交互作用分子在囊泡運輸系統中所扮演的重要角色。這樣的研究將有助於 1)提供一個全面性發崛 hARL1 蛋白質複合體組成的機會 2)提供基本知識，作為探索 hARL1 的交互作用聯絡網的依據之一 3)有助於我們瞭解 hARL1 在調節囊泡運輸系統中的分子機轉。

Project ID:PC9609-3958
External Project ID:NSC96-2320-B182-035