受体介导的胞吞作用

环境中的脂蛋白是怎样影响人工培 养细胞的细胞质中的酶活性呢？ 养细胞的细胞质中的酶活性呢？ 为了解释这个问题， 为了解释这个问题，Brown和 Goldstein开始了对细胞和脂蛋白之 间相互影响的研究。 间相互影响的研究。
他们向培养皿中加入了放射性标记 他们向培养皿中加入了放射性标记 labeled)的LDL， （radioactively labeled)的LDL，培养皿 中包含有从FH FH患者或正常人中获得的成 中包含有从FH患者或正常人中获得的成 纤维细胞。 纤维细胞。正常的成纤维细胞以高亲和 力特性结合被标记的LDL分子，但是突变 力特性结合被标记的LDL分子， LDL分子 的细胞显示出实际上没有能力与这些脂 蛋白分子结合。（ 。（图 蛋白分子结合。（图4）
问题的提出 胚胎发育起始于一个微小的的精子 和一个更大的卵细胞的结合。 和一个更大的卵细胞的结合。卵细 胞是由卵母细胞发展而来的， 胞是由卵母细胞发展而来的，并且 积累卵黄。 积累卵黄。而这些卵黄是在雌性个 体中其他部位合成的。那么， 体中其他部位合成的。那么，这些 高分子量的卵黄蛋白是怎么能够进 入卵母细胞的呢？ 入卵母细胞的呢？
新的研究
在上述的研究之后，1973年 在上述的研究之后，1973年，在达拉斯 学校的实验室中， 的Texxas Medical学校的实验室中，由 Goldstein又 Michael Brown和Joseph Goldstein又共 同提出了一个新的研究方向。 同提出了一个新的研究方向。Brown和 开始对家族性血胆脂醇过多 Goldstein开始对家族性血胆脂醇过多 FH） （familial hypercholesterolermia FH） 这种遗传病产生了兴趣。 这种遗传病产生了兴趣。
在发生FH的成纤维细胞中测量 在发生FH的成纤维细胞中测量 FH HMG辅酶 还原酶水平， 辅酶A HMG辅酶A还原酶水平，发现它 们是正常成纤维细胞的40~60 40~60倍 们是正常成纤维细胞的40~60倍。 另外，全部FH FH成纤维细胞中的酶 另外，全部FH成纤维细胞中的酶 活性不受在环境媒介中LDL LDL出现 活性不受在环境媒介中LDL出现 的影响。（ 。（图 的影响。（图3）
有被小泡表面的网格模型
高倍电子显微镜下的照片
在生化自然杂志中的第一份有关有 被小泡的研究是由Barbara Pearse于 1975年在英国剑桥大学的一次医学研 1975年在英国剑桥大学的一次医学研 究会议上发表的。 究会议上发表的。Pearse揭露了一个过 程。此过程是通过将猪大脑的小泡膜 通过一个连续的蔗糖浓度梯度做离心， 通过一个连续的蔗糖浓度梯度做离心， 直到有被小泡达到纯化分离。 直到有被小泡达到纯化分离。有被小 泡中的蛋白质通过SDS SDS— 泡中的蛋白质通过SDS—聚丙烯酰胺凝 胶电泳被溶解和分离。 胶电泳被溶解和分离。
在这些膜上的片段是有被小窝， 在这些膜上的片段是有被小窝，最初被 Roth和Porter描述，并且在各种细胞类型 描述， 中被发现。尽管来自FH FH病人的的细胞的 中被发现。尽管来自FH病人的的细胞的 表面被发现有相似数量的有被小窝， 表面被发现有相似数量的有被小窝，但没 LDL—铁蛋白结合在这些突变细胞上。 有LDL—铁蛋白结合在这些突变细胞上。 这结果支持了突变的FH FH等位基因翻译成 这结果支持了突变的FH等位基因翻译成 受体，而这个受体并没有能力结合LDL LDL。 受体，而这个受体并没有能力结合LDL。 后来用电子显微镜对LDL LDL— 后来用电子显微镜对LDL—铁蛋白的内化 作用进行研究， 作用进行研究，显示出胞吞作用的路径是 这些脂蛋白的内化。 这些脂蛋白的内化。
圆形表示放射性[125I ]标记的LDL在37℃与正常的细胞结合。 标记的LDL 与正常的细胞结合。 圆形表示放射性[125I ]标记的LDL在37℃与正常的细胞结合 三角形表示与FH的细胞结合。 FH的细胞结合 三角形表示与FH的细胞结合。 空心圆和三角为细胞在含有5mg/ml[125I]LDL 5mg/ml[125I]LDL缓冲液的 空心圆和三角为细胞在含有5mg/ml[125I]LDL缓冲液的 250mg/ml非放射性LDL中生长 非放射性LDL中生长。 250mg/ml非放射性LDL中生长。实心圆和三角则不含有非 放射性LDL LDL。 放射性LDL。 在没有添加非放射性LDL的细胞中很明显看出， LDL的细胞中很明显看出 在没有添加非放射性LDL的细胞中很明显看出，正常细胞结 合了一定数量的LDL LDL， FH患者细胞则不能结合 患者细胞则不能结合。 合了一定数量的LDL，而FH患者细胞则不能结合。 而在添加了非放射性LDL的细胞中标记LDL大量减少。 LDL的细胞中标记LDL大量减少 而在添加了非放射性LDL的细胞中标记LDL大量减少。因为 非标记脂蛋白与标记的LDL竞争结合。 LDL竞争结合 非标记脂蛋白与标记的LDL竞争结合。
第一次观察到有被小 泡的结构是直到1969 泡的结构是直到1969 年，由大阪大学的 Toku Kanaseki和Ken 发现的。 Kadota发现的。电子 显微镜检测到天然的 小泡部分与豚鼠大脑 相隔离， 相隔离，显示出有被 小泡被一个多边形的 柳条编制物覆盖。 柳条编制物覆盖。 （图1 ）这些调查表 明胞被能够起到控制 在小泡的形成中原生 质膜的包裹作用。 质膜的包裹作用。
这个研究小组从正常的和带有LDL的 这个研究小组从正常的和带有LDL的FH LDL 中慢慢提取成纤维细胞，这个LDL LDL被共 中慢慢提取成纤维细胞，这个LDL被共 价的连接于铁蛋白中。因为铁原子， 价的连接于铁蛋白中。因为铁原子，铁 蛋白分子可以分散成电子带， 蛋白分子可以分散成电子带，就可以在 电子显微镜下被显像。 电子显微镜下被显像。 当在4℃ 4℃时 正常的成纤维细胞和LDL LDL— 当在4℃时，正常的成纤维细胞和LDL 铁蛋白慢慢形成。 铁蛋白慢慢形成。在这个温度下配体可 以与细胞表面结合，但不能被内化吸收， 以与细胞表面结合，但不能被内化吸收， LDL—铁蛋白微粒被发现结合于细胞表 LDL 铁蛋白微粒被发现结合于细胞表 面。
这个结果表示被膜含有一个分子 量大约在180000 180000道尔顿的占优势 量大约在180000道尔顿的占优势 的蛋白质种类。 的蛋白质种类。Pearse命名这个蛋 白为网格蛋白 clathrin)。 网格蛋白（ 白为网格蛋白（clathrin)。他通过 对几种不同类型动物细胞的分离， 对几种不同类型动物细胞的分离， 都发现了有被小泡在形成中的与 此相同的蛋白质（ 此相同的蛋白质（从分子量和多 肽图考虑的）。 肽图考虑的）。
开始了对FH的研究， FH的研究 Brown和Goldstein开始了对FH的研究， 他们分别取正常人和FH患者的皮肤所 他们分别取正常人和FH患者的皮肤所 FH 派生的成纤维细胞(fibroblast)进行培养 成纤维细胞(fibroblast)进行培养， 派生的成纤维细胞(fibroblast)进行培养， 检测胆固醇(cholesterol）的代谢过程。 检测胆固醇(cholesterol）的代谢过程。 胆固醇(cholesterol 他们发现在胆固醇合成中酶的控制率， 他们发现在胆固醇合成中酶的控制率， HMG辅酶 辅酶A HMG辅酶A还原酶可以在正常的成纤 维细胞中被环境中的脂蛋白 维细胞中被环境中的脂蛋白 lipoprotein)（例如LDL 抑制。（ LDL） 。（图 （lipoprotein)（例如LDL）抑制。（图 2）
血清百分数
蛋白质浓度
这样， 这样，在正常成纤维 细胞生长的培养基质 中加入LDL(low LDL(low中加入LDL(lowdensity lipoprptein 低密度脂蛋白) 低密度脂蛋白)的添 加物，会导致HMG 加物，会导致HMG 辅酶A 辅酶A还原酶活性水 平的降低， 平的降低，并且伴随 成纤维细胞的胆固醇 合成的减少。 合成的减少。
受体介导的胞吞作用
Receptor-Mediated Endocytosis
生科院02级1班 郭政、闫佳洁
前言 受体介导的胞吞作用是一种特殊类 型的胞吞作用， 型的胞吞作用，主要是用于摄取特 殊的生物大分子。如不同的蛋白质， 殊的生物大分子。如不同的蛋白质， 包括激素、生长因子、 包括激素、生长因子、淋巴因子和 一些营养物都是通过这种方式进入 细胞。 细胞。
实心圆表示培养于含有10%胚胎血பைடு நூலகம்的成 胚胎血清的成 实心圆表示培养于含有 纤维细胞。 纤维细胞。 空心圆表示纯合FH患者的成纤维细胞 患者的成纤维细胞。 空心圆表示纯合 患者的成纤维细胞。
在第六天时， 在第六天时，培养基被新 鲜的培养基替代。 鲜的培养基替代。其中含 5%人类缺脂蛋白的原 有5%人类缺脂蛋白的原 生质。 生质。 在测量初期可以明显看出 细胞有很低的酶活性， 细胞有很低的酶活性，这 是因为培养基中含有足够 的含胆固醇的脂蛋白， 的含胆固醇的脂蛋白，所 以细胞不需要再合成。 以细胞不需要再合成。 一旦培养基换成缺脂蛋白 的基质， 的基质，细胞就不能利用 基质中的胆固醇， 基质中的胆固醇，于是就 增加了细胞中酶的数量以 便自身合成。 便自身合成。 而相反的， FH中显示出 而相反的，在FH中显示出 无论存不存在脂蛋白， 无论存不存在脂蛋白，细 胞中的酶都无反应。 胞中的酶都无反应。
最近的检测解释 LDL微粒不是随便 LDL微粒不是随便 的分散在细胞表面， 的分散在细胞表面， 而是在原生质膜上 形成一个固定的小 的片段 0.5μm）。 ）。这 （0.5μm）。这 个膜被一个“ 个膜被一个“绒毛 的”物质切割和覆 电子显微镜下观察的人成纤维细胞中结合了 LDL的有被小泡。LDL在结合了高密度电子 的有被小泡。 的有被小泡 在结合了高密度电子 铁蛋白微粒中很明显。 铁蛋白微粒中很明显。 。（图 盖。（图5）
1964年 1964年，哈佛大学的Thomas Roth和Keith Porter报道了有关蚊子的卵黄进入卵母细 胞的可能的机理。 胞的可能的机理。他们注意到在卵母细胞 快速增长时期，在卵母细胞表面有许多压 快速增长时期， 低的纹孔，数量呈戏剧性的增长。 低的纹孔，数量呈戏剧性的增长。这些纹 是由原生质膜的凹陷构成的。 孔，是由原生质膜的凹陷构成的。在它们 的内表面被一层粗糙的表层所覆盖。 的内表面被一层粗糙的表层所覆盖。
在一项有远见的计划中， 在一项有远见的计划中，Roth和Porter 假定卵黄蛋白是被特别的吸附在有被小 假定卵黄蛋白是被特别的吸附在有被小 pits)的膜的外表面 的膜的外表面， 窝(coated pits)的膜的外表面，并将作为 有被小泡（ vesicles)而吸入 而吸入。 有被小泡（coated vesicles)而吸入。这些 有被小泡脱离粗糙的表层后， 有被小泡脱离粗糙的表层后，一个与另 一个结合，使得它们变得更大。 一个结合，使得它们变得更大。
这些结论表示出正常细胞有一 LDL的高特异性受体 的高特异性受体， 个LDL的高特异性受体，这个 受体在有缺陷的或者在FH FH病 受体在有缺陷的或者在FH病 人的细胞中丢失。
为了显像受体结合和内化作用 为了显像受体结合和内化作用 internalization)的过程 的过程， （internalization)的过程，Brown 和Goldstein与Richard Anderson合 作，Richard Anderson利用电子显 微镜对细胞的结构有所研究。 微镜对细胞的结构有所研究。
测量正常成纤维细胞中的HMG CoA还原酶活性 还原酶活性。 测量正常成纤维细胞中的HMG CoA还原酶活性。 正方形表示在胚胎血 清中有部分脂蛋白。 清中有部分脂蛋白。 实心圆表示全部脂蛋 白。 三角形表示非脂蛋白。 三角形表示非脂蛋白。 从图中明显看出脂蛋 白可以降低酶的活性， 白可以降低酶的活性， 而非脂蛋白对酶活性 几乎没有影响。 几乎没有影响。