PNAS丨郭玉松/姚钟平课题组运用囊泡蛋白质组学揭示AP-1与AP-4的新型货物蛋白与辅助因子|pnas|亚基|介导|姚钟平|细胞|蛋白质组学|郭玉松

真核细胞的分泌途径对维持细胞功能与生理活动至关重要。许多蛋白质需要沿此路径被准确运输至特定亚细胞定位，或被分泌到细胞外以发挥作用。

香港科技大学郭玉松课题组长期致力于研究分泌途径中货物蛋白被分选并装载入运输囊泡的分子机制。该团队已在体外成功重构多种与疾病相关的货物蛋白在分泌途径中被装载入囊泡的过程，为解析货物装载的分子机制提供了有力工具。同时，他们建立了囊泡重组体系结合电子显微镜与蛋白组学的分析平台，用以系统鉴定囊泡的蛋白组成与形态学特征。研究显示，这一策略能够高效发现参与囊泡运输的新型货物蛋白及细胞因子（图一，详情请见 BioArt：）。

图一：基于囊泡重组体系，结合电子显微镜与蛋白质组学的研究方法示意图。（参考： PNAS 2019,PNAS 2021, PNAS 2025, Nature Plants 2021 ）

2025 年 10 月 1 日，郭玉松课题组与香港理工大学姚钟平课题组合作，在 PNAS 发表题为

Uncovering cargo clients and accessory factors of AP-1 and AP-4 through vesicle proteomics

的研究论文。该工作通过体外囊泡重组与定量质谱相结合，系统鉴定了由货物适配体复合体AP-1AP-4介导的运输货物，并解析了参与AP-4介导囊泡运输的关键细胞质调控因子。

在分泌运输路径中，高尔基体是核心的分选枢纽，负责将蛋白质精准包装进运输囊泡。若分选失误，货物无法抵达正确靶位，便会引发细胞极性、免疫功能及其他生理过程的障碍。参与分选的关键因子之一是适配体蛋白复合体（ AP ），它们在分泌与内吞通路中介导货物选择与囊泡生成。高等真核生物中有五种 AP 复合体，每种均由两个大亚基、一个中等亚基和一个小亚基组成。其中，定位于反式高尔基网络（ TGN ）并负责 TGN 输出的 AP-1 和 AP-4 ，尤为重要。相关基因突变与多种人类疾病密切相关：例如 AP1S1 （编码 AP-1 的 σ1 亚基）突变与 MEDNIK 综合征有关； AP1S2 突变可导致 X 连锁智力障碍；而任一 AP-4 亚基的突变均可引发 “AP-4 缺陷综合征 ” ，即复杂型遗传痉挛性截瘫。此外， AP-4 的 ε 亚基突变还与家族性持续性口吃（ STUT1 ）相关。因此，明确 AP-1 与 AP-4 的货物客户对于阐明其生理与病理功能至关重要。然而，关于它们所介导的全部货物及辅因子迄今仍认识不足，尤其是 AP-4 介导的 TGN 输出似乎不依赖网格蛋白（ clathrin ），提示其囊泡形成可能还依赖尚未识别的辅因子。

本研究中，郭玉松课题组利用 AP1γ1 或 AP4ε 敲除细胞的细胞进行囊泡形成实验，分离囊泡组分，并通过定量质谱进行组学分析。据此鉴定出依赖 AP-1 与 AP-4 的从 TGN 输出的货物蛋白，以及 AP-4 介导运输所需的关键细胞质辅因子。进一步的生化验证显示： CAB45 是 AP-1 依赖的货物， ATRAP （一种 I 型血管紧张素 II 受体相关蛋白）是 AP-4 依赖的货物； AP-4 通过识别 ATRAP 胞质末端的酪氨酸基序，介导其自高尔基体装载入运输囊泡。

此外，研究发现细胞质蛋白 WDR44 和 PRRC1 在 AP-4 介导的货物分选中发挥关键作用：当 WDR44 水平被敲低时， AP-4 货物 ATG9A 异常聚集于高尔基体；而敲除 PRRC1 会导致 ATG9A 滞留于内质网，细胞自噬受阻，同时另一 AP-4 货物 ATRAP 也在高尔基体中累积。上述结果不仅加深了我们对AP-1与AP-4在分泌转运中功能的理解，也为系统解析特定辅因子的作用机制提供了强有力的方法学工具。

本研究的共同通讯作者为香港科技大学郭玉松教授与香港理工大学姚钟平教授；香港科技大学博士后研究员彭子晴为第一作者。参与者还包括香港科技大学的范靖然、刘洋、安竣坤、黄艳，以及香港理工大学的贾钦羽、王健莹。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2508961122

制版人：十一

参考文献

1. Niu, L., Ma, T., Yang, F., Yan, B., Tang, X., Yin, H., Wu, Q., Huang, Y., Yao, Z. P., Wang, J., Guo, Y.* , and Hu, J*. (2019) Atlastin-mediated membrane tethering is critical for cargo mobility and exit from the endoplasmic reticulum. PNAS 116 , 14029-14038

2. Huang, Y., Yin, H., Li, B., Wu, Q., Liu, Y., Poljak, K., Maldutyte, J., Tang, X., Wang, M., Wu, Z., Miller, E. A., Jiang, L., Yao, Z. P.*, and Guo, Y* . (2021) An in vitro vesicle formation assay reveals cargo clients and factors that mediate vesicular trafficking. PNAS 118

3. Li, B., Zeng, Y., Cao, W., Zhang, W., Cheng, L., Yin, H., Wu, Q., Wang, X., Huang, Y., Lau, W. C. Y., Yao, Z. P., Guo, Y.* , and Jiang, L*. (2021) A distinct giant coat protein complex II vesicle population in Arabidopsis thaliana. Nature Plants 7 , 1335-1346

4. Ziqing Peng, Jingran Fan, Yang Liu, Qinyu Jia, Junkun An, Jianying Wang, Yan Huang, Zhong-Ping Yao*, Yusong Guo* . Uncovering Cargo Clients and Accessory Factors of AP-1 and AP-4 through Vesicle Proteomics. PNAS 2025 .

学术合作组织

（*排名不分先后）