2013年4月15日，NIBS王曉晨實驗室在Molecular Biology of the Cell雜志上在線發表題為“Inactivation of C. elegansaminopeptidase DNPP-1 restores endocytic sorting and recycling in tat-1 mutants”的文章。這篇文章首次報道了天冬氨酸氨基肽酶在內吞過程中發揮作用。

內吞作用是真核細胞攝取胞外物質的主要途徑。胞外物質通過內吞作用進入細胞的同時，會伴隨一些細胞膜成分（如脂類和膜受體）的攝入。這些膜成分可以通過內吞循環過程送回細胞膜上再利用。管狀膜泡的產生對于內吞分選和內吞循環過程是必需的。本實驗室先前的研究發現，秀麗線蟲P4類ATP水解酶TAT-1及其分子伴侶CHAT-1通過維持內涵體膜上磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine, PS）的不對稱性分布從而調節管狀膜泡的形成。tat-1和chat-1失活導致PS在內涵體膜上呈對稱性分布，隨之引起內吞分選過程異常，貨物蛋白的內吞循環和降解都產生缺陷。為了尋找調節PS分布或內吞作用的新基因，我們進行了tat-1內吞缺陷抑制性突變體的篩選。從這個篩選中我們得到了秀麗線蟲天冬氨酸氨基肽酶基因dnpp-1的功能缺失突變體。氨基肽酶廣泛存在于各種生物體中，參與蛋白質的降解、蛋白活性的調節以及信號轉導調控等諸多過程。氨基肽酶功能的缺失會導致許多疾病的發生，例如神經系統疾病、免疫系統疾病、腫瘤的生長和轉移、不育等等。天冬氨酸氨基肽酶是一類十分保守的多肽酶，能特異性切割多肽或蛋白質氨基端首位的酸性氨基酸（天冬氨酸和谷氨酸）。除了可能參與血管緊縮素多肽分子的代謝外，這類多肽酶的生理功能和其天然底物還不是很清楚。

通過詳細的表型分析我們發現，在dnpp-1 tat-1雙突變體中，早期內涵體的形態以及膜受體的分選過程都恢復正常，膜受體回到細胞膜上的循環過程也恢復正常。野生型線蟲中，由非網格蛋白依賴型內吞作用進入細胞的膜受體是通過管狀膜泡系統送回細胞膜的。而在tat-1和chat-1突變體中，這種結構的產生遭到破壞。我們發現在dnpp-1 tat-1雙突變體中，這種管狀膜泡結構重新產生，而且這些包含膜受體的管狀結構能夠很好地與RME-1標記的循環內涵體共定位，說明這些膜受體能夠正常地通過循環內涵體送回細胞膜上。我們利用PS的特異性探針GFP::Lact-C2發現，在雙突變體中PS的分布模式以及靠近細胞質一側膜上的PS水平與tat-1單突變體相比并沒有明顯差異，因此dnpp-1缺失對于tat-1突變體在內吞分選及循環過程中缺陷的回復并不是通過直接改變PS的水平或分布來實現的。有趣的是，PS分布的缺陷雖然沒有被抑制，但在雙突變體中，由于PS外翻導致的細胞膜內表面負電荷的減少以及募集帶正電荷蛋白的缺陷卻得到了很好的回復。

此外，我們還證明了DNPP-1重組蛋白具有天冬氨酸氨基肽酶的活性，而這種酶活性的喪失對于回復tat-1突變體在內吞分選和循環途徑中的缺陷是必需的。本研究揭示了天冬氨酸氨基肽酶DNPP-1在秀麗線蟲中參與了內吞分選和循環過程的調節，而這種調節作用可能是通過其底物（或產物）多肽分子對內吞通路的影響實現的。

我所與中國農業大學聯合招生培養的博士生李欣為本文的第一作者，其它作者還有我所的陳寶惠博士，東京女子醫科大學的Sawako Yoshina和ShoheiMitani博士，以及中科院生物物理所的蔡潭溪和楊福全博士。王曉晨博士為本文的通訊作者。該研究由國家基礎研究基金項目、HHMI國際青年科學家基金和北京市科委資助，在北京生命科學研究所完成。