发现自己身处在一张大网组成的笼子里,转铁蛋白像是一个被投进监狱的犯人,躲在笼子的最深处。

细胞历险记网格(细胞历险记三)(1)

她回忆起了自己进入笼子的整个过程。

首先,她这个带着“转铁”任务的转铁蛋白(Transferrin),在肝脏工厂合成。

随着血流,她遇到了从食物中摄取的铁Fe(III);

怀抱着两个铁离子(Fe3 ),转铁蛋白遇到了一直在细胞膜上等待自己的受体——转铁蛋白受体;

受体用自己的大手托住了转铁蛋白。

细胞历险记网格(细胞历险记三)(2)

然后,扎根在细胞膜上受体告诉她,要带她和她怀里的两个铁一起去细胞内探险;受体激活,招募了一系列蛋白成员;细胞膜开始迅速内陷,曲率发生改变,他们也随之进入了细胞膜的凹陷之中。

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随后,无数个三脚架形状的网格蛋白(Clathrin)也被招募过来,装配到一起,形成一个笼型结构,包裹起整个细胞膜,形成囊泡。

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此时,转铁蛋白正和自己的小伙伴铁、转铁蛋白受体一起,处在牢笼的内部。

更要命的是,这个笼子的入口越来越窄,狭小的通道像是囊泡的一个细脖子,一副马上要被掐断的样子。

细胞历险记网格(细胞历险记三)(5)

囊泡内吞包含的几个过程:起始,招募货物,膜凹陷和囊泡分离。

哺乳动物胞吞的主要方式是网格蛋白介导的内吞(Clathrin-mediated endocytosis)。

整个过程至少需要四个步骤:起始、货物选择、成熟和分离。

1. 起始:膜受体的激活和最初的膜凹陷起始了囊泡的形成。

2. 货物选择:不同的货物会激活相对应的受体,受体招募内吞蛋白,进入内吞途径。

例如,转铁蛋白和铁结合以后,会和膜上的转铁蛋白受体结合,激活受体,进入网格蛋白介导的内吞途径。

同样,低密度脂蛋白会和低密度脂蛋白受体结合,激活受体,进入网格蛋白介导的内吞途径。

转铁蛋白和低密度脂蛋白货物不同,运输的途径会有所不同,最终的目的地也有所差别。

3. 成熟:网格蛋白的包裹使得最初的膜凹陷有了囊泡的形状。笼型结构是维持囊泡球型结构的动力来源。

4. 分离:囊泡来源于细胞膜的内陷,与细胞膜相连的部分要最终融合到一起,从而将囊泡切下来。最终掉下来的囊泡与细胞膜会发生分离。

想象一下,转铁蛋白的外面,是一层细胞膜,她被球型的囊泡包围起来;再往外,是一层网格蛋白(Clathrin)。网格蛋白构成了结结实实的网格牢笼。

既然已经进了牢笼,那就“既来之,则安之”。转铁蛋白沮丧地望了望入口。

她问受体:是什么力量在让入口变窄呢?换句话说,是谁想要掐断囊泡的脖子,把我们彻底置于这封闭的牢笼里面呢?

转铁蛋白受体向上一指,回答道:看看套在脖子外面一圈的那个家伙,像弹簧一样的动力蛋白(Dynamin)。就是他要剪断细胞膜,他的外号叫“剪刀”。

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转铁蛋白向上望去,围在囊泡脖子上的蛋白,像是一条巨大的蟒蛇,要使囊泡彻底窒息。

转铁蛋白正纳闷,这“蟒蛇”哪儿来这么大劲儿呢?

这时,突然从天空传来一个声音:这能量啊,来自GTP。

是谁?

仔细一听,原来,同样被网格蛋白包裹在牢笼里的囊泡,突然开口说话了。

囊泡继续道:我是细胞膜凹陷形成的,要与膜分离,需要消耗能量。这个过程是被GTP酶催化的。你看到的“剪刀”动力蛋白(Dynamin),就是这个GTP酶了。你以貌取人,叫他“蟒蛇”也行。

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dynamin通过消耗GTP将囊泡与膜分离开

动力蛋白利用GTP的能量剪切囊泡,目前有三个证据:

一、动力蛋白会形成非常紧密的内径10纳米的多聚体结构,起始囊泡脖子处的收缩。

二、膜的剪切分离需要GTP的水解作用。

三、在能量GTP存在的情况下,动力蛋白会进一步收缩。

当然,整个过程仅仅靠动力蛋白自己还远远不够。吞蛋白(Enophilin),网格蛋白(Clathrin),肌动蛋白丝(Actin)以及细胞膜上的磷脂分子都要出力。

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转铁蛋白还是觉得这个像弹簧一样的东西,威力大着呢。他不停地缩,最后会硬生生地把细胞膜挤到一起,掐断脖子。

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听了囊泡的话,看着头顶上还在不断紧缩的如金箍一般的家伙,转铁蛋白心里泛起一片凉意。如果这把“大剪刀”的阴谋得逞,我们所在的这个地方,就是一个完全封闭的牢笼了。

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转念一想,当“大剪刀”把连在一起的细胞膜剪断,我们这个牢笼不就从细胞膜上掉下来了吗?

对呀。转铁蛋白想象自己在一个完全封闭的笼子里,漂在细胞膜内部,没有依靠。就像宇宙中漂浮的一个孤独的飞船,内部是永远的寂静。

实际上,此时的“大剪刀”已经完成了他的任务,真的将这个“网格牢笼”剪了下来。封闭的空间中,只有转铁蛋白抱着怀里的铁,还有转铁蛋白受体,是他们唯一的依靠。

细胞历险记网格(细胞历险记三)(11)

但是,剪断之后,他们却感觉这个笼子似乎漂荡地非常平稳。他们努力往外看去,原来,牢笼并非无依无靠,而竟是稳稳地,在空中行走。

点击可直接阅读:

细胞历险记(一)| 萍水相逢

细胞历险记(二)| 曲率入口

细胞历险记(四)| 空中行走

细胞历险记(五)| 销毁基地

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