生物学中的胞饮是什么，细胞内的囊泡运输。

"PI3激酶——从基础细胞生物学到疾病——推动知识的进一步发展。"

内吞和外分泌途径是在膜结合囊泡运输领域的研究方向。内吞途径对于真核生物体的稳态至关重要。内吞作用是在质膜处形成囊泡，这些囊泡被内部化到细胞内，并可以运输到细胞质中。在内部化过程中，囊泡可以与目标细胞器融合。内吞作用（包括其他功能）是与细胞外信号保持积极通讯和营养摄取所必需的。由Yoh Takuwa教授领导，Kazuaki Yoshioka博士、Khin Thuzar Aung博士及其合作者进行的研究工作，对胞饮和囊泡运输提供了宝贵的见解（1, 2）。

鉴于内吞途径对细胞/生物体正常功能的重要性，这些过程涉及众多疾病的机制途径也就不足为奇了，如癌症、神经退行性疾病、糖尿病、心血管疾病等。此外，内吞作用也可以作为递送治疗分子的宝贵通路。因此，理解内吞作用的机制途径对于新疗法的发展至关重要。

从机制上讲，内吞囊泡或者是通过网格蛋白依赖性的过程、洞穴素依赖性过程或不依赖于网格蛋白、洞穴素的过程产生的（3）。内吞作用可以分为两个不同的主要类别：吞噬作用和胞饮作用。吞噬作用是细胞吞噬固体物质；胞饮作用是细胞外液体物质的小泡摄取。

已知调节内吞过程的分子包括多磷酸肌醇（PPIs）。磷酸肌醇3-激酶（PI3Ks）是脂质激酶家族中的一种，可使磷酸肌醇中的肌醇环磷酸化。PI3Ks 作用于质膜和细胞间隙 (4)。PI3Ks 可控制膜脂组成，并调节多种细胞内过程，包括囊泡转运和信号转导（4）。PI3K 有三大类：1 类、2 类和 3 类。这些激酶根据其磷酸化特异性和结构差异进行分类。该激酶家族中研究最少的是第二类 PI3K 激酶（PI3K-C2）。PI3K-C2 被认为与癌症和糖尿病等疾病的病理有关。在生物学中，当详细研究时，所涉及的复杂性水平很高，PI3 激酶 II 类（PI3K-C2）有三种不同的 "味道"（基因）： PI3K-C2 α、β 和 ϒ。目前的证据表明，不同 PI3K-C2 的功能并非多余（4）。

在早期的研究中，Kazuaki Yoshioka博士、Yoh Takuwa教授及其合作者表明，PI3K-C2激酶家族中的一个成员（PI3K-C2α）对血管生成和血管屏障功能至关重要（2）。在这项研究中，作者提出PI3K-C2α作为癌症治疗的良好靶点，因为其抑制作用导致植入肿瘤的微血管密度和总体体积降低（2）。

在最近的一项研究中，Khin Thuzar Aung博士、Kazuaki Yoshioka博士、Yoh Takuwa教授及其合作者分析了PI3激酶如何调节胞饮作用。这项研究解决了一些关键生物学过程的问题，例如哪一类PI3激酶调节胞饮作用，以及PI3K调节胞饮作用的机制是什么。研究人员还测试了PI3激酶在网格蛋白依赖性囊泡形成中的作用（1）。

首先，作者测试了哪一类PI3激酶参与胞饮作用。为了回答这个问题，抑制了PI3K第I类、第II类和第III类的活性，并观察了FITC-葡聚糖囊泡的摄取。结论表明，PI3K-C2α和β是调节胞饮作用的激酶。在HUVECs（人脐静脉内皮细胞）中，胞饮作用被证明部分是通过依赖于网格蛋白和动力蛋白的过程介导的。实际上，PI3K-C2α和β两者都是介导网格蛋白依赖性胞饮作用所必需的。这两种激酶在细胞中通过不同的机制发挥作用，因为抑制其中任何一个都能完全抑制网格蛋白介导的胞饮作用。

为了更深入地了解PI3K-C2α和PI3K-C2β，作者使用了Dragonfly旋转圆盘显微镜和超分辨率径向波动技术——SRRF（5, 6, 7）。在生成融合体后，转染了PI3K-C2α-GFP和PI3K-C2β-mCherry细胞，并在衍射极限之外进行了成像。PI3K-C2α-GFP在细胞内分布为细小的斑点，而PI3K-C2β-mCherry则富集在核周区域、足突周围的周边区域以及质膜中。更详细的分析得出结论，PI3K-C2β与细胞周边的F-肌动蛋白密切相关，而PI3K-C2α则不是。PI3K-C2α和β在亚细胞定位上的显著差异表明，这两种激酶可能控制胞饮作用的不同方面。

PI3K-C2β在定位到F-肌动蛋白上的特异性促使作者研究这一激酶在形成与胞饮小泡相关的肌动蛋白丝上的作用。通过RNA干扰（RNAi）敲除PI3激酶（C2 α和β）后，使用Dragonfly SRRF-stream成像技术观察葡聚糖和网格蛋白轻链囊泡的摄取，揭示了C2β激酶在胞饮小泡相关的肌动蛋白丝形成中的必要性。

Intersectin-1（ITSN1）是一种多功能的支架蛋白，它与PI3K-C2β结合，并定位在网格蛋白包被的囊泡中。为了更好地理解胞饮小泡的形成机制，研究了网格蛋白涂层结构的形成和功能对ITSN的要求。

通过 RNAi 缺失 ITSN1 影响了 F-肌动蛋白结构（肌动蛋白斑块和应力纤维）的形成，并影响了 PI3k-C2β 在肌动蛋白斑块和网格蛋白涂层结构上的定位。因此，研究结果表明，ITSN1 是形成与网格蛋白相关的肌动蛋白斑块和正确定位与网格蛋白涂层结构相关的 PI3K-C2β 肌动蛋白丝所必需的。

SRRF和Dragonfly成像技术发现了PI3K-C2激酶α和β的详细定位，揭示了它们在亚细胞定位上的差异（1,5,6,7）。在网格蛋白涂层的凹坑和/或囊泡中：PI3K-C2β与F-肌动蛋白的共定位比PI3K-C2α更为显著。研究表明PI3K-C2β对于含有右旋糖、网格蛋白涂层结构中的肌动蛋白的组织是必需的。

总之，使用Dragonfly在低照明强度下进行快速成像，结合Andor相机和SRRF-Stream模式，使作者能够理解人类细胞中胞饮作用的机制。结果表明，在三类PI3激酶中，只有第2类PI3激酶是介导网格蛋白依赖性胞饮作用所必需的（1）。

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参考目录

1. Aung KT, Yoshioka K, Aki S, Ishimaru K, Takuwa N, Takuwa Y. (2019) The class II phosphoinositide 3-kinases PI3K-C2α and PI3K-C2β differentially regulate clathrin-dependent pinocytosis in human vascular endothelial cells. J Physiol Sci., 69: 263-280. https://doi.org/10.1007/s12576-018-0644-2
2. Yoshioka K, Yoshida K, Cui H, Wakayama T, Takuwa N, Okamoto Y, Du W, Qi X, Asanuma K, Sugihara K, Aki S, Miyazawa H, Biswas K, Nagakura C, Ueno M, Iseki S, Schwartz RJ, Okamoto H, Sasaki T, Matsui O, Asano M, Adams RH, Takakura N, Takuwa Y. (2012) Endothelial PI3K-C2α, a class II PI3K, has an essential role in angiogenesis and vascular barrier function. Nat Med. 18:1560156-1560159. https://doi.org/10.1038/nm.2928
3. Doherty GJ, McMahon HT (2009) Mechanisms of endoytosis. Annu Rev Biochem 78:857–902.https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.78.081307.110540
4. Wallroth A, Haucke V. (2018) Phosphoinositide conversion in endocytosis and the endolysosomal system. J Biol Chem.; 293:1526-1535.https://doi.org/10.1074/jbc.R1...
5. Coates C, (2017) ‘SRRF-Stream’: Real-Time Super-Resolution in a Camera. https://andor.oxinst.com/assets/uploads/documents/srrf-stream-technical-note.pdf
6. Browne M, (2017) Twelve Reasons Why Your Next Confocal Should Be Dragonfly PDF https://www.oxinst.com/assets/uploads/downloads/Dragonfly-Twelve-Reasons-Why.pdf
7. Gustafsson N., Culley S., Ashdown G., Owen D., Pereira P., Henriques R., (2016) “Fast live-cell conventional fluorophore nanoscopy with ImageJ through super-resolution radial fluctuations”, Nature Communications 7, Article number: 12471. https://www.nature.com/articles/ncomms12471

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