在果蠅和人類癌細胞中探討CTP合成酶線狀構造的形成和區域性分佈

為因應環境變遷的壓力細胞中代謝酵素會有分區調節(subcellular compartment)的現象。如因應嘌呤缺乏時的環境，很多的嘌呤代謝酵素會組成嘌呤體(Purinosome)。糖化酵素會位於移動中細胞的前緣去指引其方向性。CTP合成酶(CTPsyn)的功能是合成CTP，而CTP是主要形成DNA，RNA及磷脂質的材料。CTP合成酶會形成獨特及被高度保留的線狀結構。然而，對於此結構如何聚合和此構造對代謝的影響仍不清楚。我們先前在果蠅濾泡細胞中，發現此線狀結構在endocycle中促進S phase endoreplication 產生。而proto-oncogene Cbl參與的泛素化(ubiquitination)對於形成CTP合成酶的線狀結構是一個重要的調節因子。目前我們發現人類癌細胞在飢餓狀況下，組氨酸(histidine)可以誘發此線狀結構生成。組氨酸促進單一碳分子的代謝(one carbon metabolism)，進而增加蛋白質的甲基化。我們為了進一歩瞭解此線狀結構的組成物，利用APEX作體內標記，並藉由鏈親和素沉澱技術(streptavidin pull- down)，再經過蛋白質分析，我們得到與線性構造形成有關的蛋白。在這分析中，我們發現一些可能參與的蛋白質，例如參與在液泡運輸，及結合在細胞骨架上的蛋白質。我們初步的結果顯示，液泡運輸並非參與在自噬效應中。此，我們經由APEX方法在果蠅生殖細胞中發現了一些共同的因子。我們同時也發現果蠅卵巢中的CTP合成酶線狀構造在飢餓下會增長，根據以上這些結果我們推測在營養缺乏條件所造成的壓力下，液泡運輸可能扮演一個重要的角色。另外，我們進一步發現在果蠅生殖細胞中有一個參與嘌呤合成的代謝酵素也位在CTP 合成酶線狀構造的區域，因此我們推測這些代謝酵素的區域性分佈可能在代謝調控上扮演一個關鍵角色。 根據以上在果蠅及在人類細胞中的結果，我們將探討三個主要的研究方向 (1)研究在人類癌症細胞中探討CTP合成酶線狀結構的聚集調控 (2)以果蠅模型探討CTP合成酶線狀結構聚集的過程及其受甲基化的調控。 (3)以果蠅生殖細胞探討CTP合成酶及Ade3蛋白在細胞中的區域性分佈有何特殊的生物功能。

系統編號:PA10708-1006
原計畫編號:MOST107-2311-B182-003