PNAS | 于洪军团队揭示GPI锚定蛋白转运受体组成和货物运输机制|pnas|于洪|亚基|介导|细胞|锚定蛋白

糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinositol，GPI）修饰是真核细胞特有的一类糖脂化翻译后修饰，通过将蛋白质共价锚定至细胞膜外侧，广泛参与补体调控、免疫应答、神经发育和信号转导等重要生理过程【1】。GPI通路异常与阵发性睡眠性血红蛋白尿症、先天性GPI缺陷综合征、智力障碍、癫痫发作等多种疾病密切相关【2】。此外，GPI修饰在致病真菌的生长、繁殖和致病中发挥重要作用，成为备受关注的新兴抗真菌药物靶点【3】。然而，在内质网中完成GPI锚定后的蛋白（GPI-AP）如何被识别并选择性输出内质网，长期以来一直是GPI生物发生领域悬而未决的核心问题。

2026年8月17日，华中科技大学同济基础医学院于洪军教授团队在 PNAS 发表题为 Architecture and mechanism of the human p24 cargo receptor 的研究论文。该研究鉴定了介导 GPI锚定蛋白(GPI-AP) 识别与运输的 p24货物受体复合物组成，揭示了其组装与货物释放的分子机制，为理解GPI -AP 从内质网向细胞表面的精准运输提供了重要基础。

p24家族是早期分泌途径中的重要货物受体，参与多类蛋白质的胞内运输，其货物涵盖GPI-AP 、Wnt配体、Toll样受体和纤连蛋白等【4】。该家族由α、β、δ和γ四个亚家族共10个成员组成，各成员间存在复杂的组合关系与功能多样性。然而，哪些成员共同构成功能性货物受体、不同亚型如何形成特异性的功能组合，以及复合物如何实现货物的精准装载与释放，长期缺乏清晰认识。为阐明p24家族成员在 GPI-AP 运输中的功能分工，研究团队结合 GPI-AP细胞运输报告体系、RNA干扰、功能复合物重构、CD59 GPI-cargo结合实验等手段，确定由p24α2或p24α3、p24β1、p24δ1和p24γ2组成的异源四聚体是介导 GPI-AP 识别的基本功能单元。研究发现，p24α2与p24α3在功能上具有明显冗余性，而γ亚家族则表现出高度的成员选择性，5个γ亚基中仅p24γ2能有效整合入功能性复合物。这些发现鉴定了 p24货物受体的精确分子组成，解决了领域内的长期争议。

进一步通过系统重构不同亚基组合，研究提出了 p24货物受体有序组装的机制。p24β1和p24δ1首先形成稳定核心，在此基础上进一步招募p24α2或p24α3 。然而，这些中间复合物仍不能有效结合 GPI-AP，只有p24γ2加入后，才形成具有货物结合能力的完整受体，形成一种阶梯式的受体成熟机制。

研究还回答了 GPI-AP 运输中的另一个经典问题——货物如何在正确的位置释放。内质网和高尔基体之间存在天然腔内pH梯度，被认为参与调控 p24货物受体的循环过程。研究团队捕捉了其在不同pH下的构象状态（pH 7.5、6.8和5.0），发现酸化并不会引起p24货物受体的解聚，而是诱导靠近膜的Coiled-coil区域以及跨膜螺旋发生协同构象变化。据此，研究提出位于Coiled-coil 结构域的 0层和+1层的保守质子敏感残基构成一个pH感知网络，其中p24β1 亚基的 H158等关键位点可能通过质子化改变局部相互作用，并将这一变化传递至跨膜区域，从而调节货物结合状态。

图1：GPI锚定蛋白转运受体的组成鉴定与货物运输机制

综上，该研究以GPI-AP为模式货物，确定了p24异源四聚体作为介导GPI-AP识别与运输的功能性货物受体，并揭示了其有序组装及pH依赖性货物释放机制，为理解p24家族如何在有限亚基数量基础上形成复杂货物运输体系提供了重要依据。

华中科技大学同济基础医学院于洪军教授为该研究唯一通讯作者，博士研究生华正康和张迪为共同第一作者。华中科技大学同济基础医学院张敏副研究员在研究体系建立、数据分析及文章撰写过程中做出了关键贡献。日本大阪大学Taroh Kinoshita教授和江南大学柳艺石教授为研究提供了重要支持。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2610235123

制版人：十一

参考文献

[1] K inoshita, T et al. Biosynthesis and biology of mammalian GPI-anchored proteins.Open Biol.10, 190290 (2020).

[2] Murakami, Y et al. Biosynthesis of GPI anchored proteins, its deficiencies and treatment.J. Hum. Genet.71, 1–12 (2026).

[3] Perfect, J. R. The antifungal pipeline: a reality check.Nat. Rev. Drug Discov. 16, 603–616 (2017).

[4] N. Pastor- Cantizano et al. P24 family proteins: Key players in the regulation of trafficking along the secretory pathway.Protoplasma253, 967–985 (2016).

学术合作组织

（*排名不分先后）