細胞代謝與囊泡運輸調控的嶄新發現 甘油調控高基氏體蛋白定位與功能

細胞內各種由生物膜所組成的胞器之間，仰賴囊泡運輸達成養分交換、訊息傳遞、細胞物質的循環利用與廢物處理，重要性堪比人體的循環系統。至今已有近百種遺傳、自體免疫疾病及癌症證實與囊泡運輸機制失調密切相關。

臺灣大學醫學院分子醫學研究所教授李芳仁研究團隊近期發現，細胞內的甘油可調控高基氏體結構蛋白Imh1的定位與功能，進一步揭示細胞代謝與囊泡運輸路徑間的分子調控機制。此重要研究成果已發表於國際權威期刊《Nature Structural & Molecular Biology》。

高基氏體 (Golgi apparatus) 是真核細胞中負責蛋白質修飾與囊泡運輸的關鍵胞器，譽為細胞內的「轉運中心」。其正常功能對蛋白質正確分送至特定胞器至關重要，若其運輸功能異常，可能導致神經退化、發育異常、自體免疫疾病及癌症等病理情況。李教授團隊長期致力於探究高基氏體囊泡運輸的分子調控機制，先前研究已指出高基氏體蛋白Imh1參與維持高基氏體結構完整性與囊泡運輸功能，但詳細的調控機制尚未明朗。

這項研究首次發現，在細胞遭受低滲透壓衝擊、細胞內甘油水平下降時，會破壞Imh1的定位和高基氏體的完整性。此研究並進一步證實，細胞代謝異常、甘油水平降低，會造成Imh1無法正確定位於高基氏體，造成運輸功能失常。為深入探究此現象的分子基礎，李教授研究團隊與長庚大學游佳融教授的蛋白質體學團隊合作，採用高難度同位素標記的交聯劑搭配交聯質譜分析 (cross-linking mass spectrometry, XL-MS)，進行離胺酸 (lysine) 的交聯位置變化定量分析，證明甘油對 Imh1蛋白構型的調控作用。此調控機制不但在酵母菌中可見，亦延伸至哺乳細胞，顯示其具有在演化上的保守性與重要性。

由於甘油是細胞代謝中的一個重要中間產物，這項研究揭示細胞內代謝與囊泡運輸之間過去未被重視的聯繫，進一步強調代謝途徑在維護細胞內運輸功能的關鍵作用。細胞內甘油水平可能與多種囊泡運輸疾病相關，因此探索其機制對於尋找新的治療策略具有潛在的臨床應用價值。

研究工作經費由行政院科技部及教育部支持。
研究全文: https://www.nature.com/articles/s41594-025-01600-x