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囊泡的胞吐作用的分泌是几乎所有生理过程都涉及的基本生物学过程。分泌囊泡的内容物包括神经元递质、免疫因子和其他激素等。关于细胞囊泡运输与调节机制的研究曾获年的诺贝尔生理学奖。但目前磷酸化调控在囊泡分泌过程中扮演何种角色尚不完全清楚。磷酸化主要包括两种，即丝氨酸/苏氨酸磷酸化和酪氨酸磷酸化，由激酶和磷酸酶协同调控。在胞吐过程中，丝氨酸/苏氨酸磷酸化参与囊泡分泌的过程已被部分证明，但酪氨酸磷酸化在囊泡分泌过程中的精确作用，以及哪些酪氨酸磷酸酶积极参与了囊泡分泌的调节在国际上尚属空白。

年3月25日，山东大学于晓教授研究团队和孙金鹏教授研究团队，医院的徐云飞研究团队，在EMBOReports杂志上发表论文PTP-MEG2regulatesquantalsizeandfusionporeopeningthroughtwodistinctstructuralbasesandsubstrates。该研究首次证明酪氨酸磷酸酶PTP-MEG2通过去磷酸化不同蛋白底物，精确调控肾上腺嗜铬细胞分泌儿茶酚胺的两个重要步骤，即囊泡融合过程以及膜上融合孔形成和解离的过程。PTP-MEG2可以通过去磷酸化NSF调控囊泡的融合过程。

应用蛋白质组学技术，生物信息学预测和细胞及电化学检测技术，研究团队发现PTP-MEG2还可以通过去磷酸化MUNC18-1和DYNAMIN2调控膜上融合孔的形成和解离过程。团队进一步通过生化和晶体学分析解释了PTP-MEG2催化不同底物的关键位点和结构基础，意外的发现PTP-MEG2可以通过不同的结构基础来调控以上两个过程（下图）。因此，可以根据这些结构基础和关键位点设计PTP-MEG2调控不同分泌过程的特异性抑制剂。本研究是第一次系统阐述PTP-MEG2在嗜铬细胞分泌中的生理作用和分子机制，发现了酪氨酸磷酸化在囊泡分泌中的关键调节作用和精确机制，阐明了动态酪氨酸磷酸化是调节荷尔蒙分泌的重要因素，并提示靶向PTP-MEG2在分泌过程中的潜在药理学价值。

PTP-MEG2（又称PTPN9）是一种经典的非受体型PTP，它包含一个独特的N端Sec14p结构域，该结构域与人CRAL/TRIO结构域和酵母Sec14具有较高的同源性。Sec14p结构域能够与细胞膜的重要成分，磷脂酰胆碱和磷脂酰肌醇结合，并在PTP-MEG2的亚细胞定位中起重要作用。在免疫细胞中，PTP-MEG2可以通过去磷酸化N-乙基马来酰亚胺敏感融合蛋白（NSF）的第83位酪氨酸（pY83）来调节囊泡的细胞内融合4。但PTP-MEG2如何调控细胞分泌仍有很多悬而未决的关键问题。例如，（1）PTP-MEG2除影响囊泡胞内融合外，是否还影响囊泡的释放，（2）PTP-MEG2是否仅参与调节免疫细胞的囊泡融合，（3）在细胞分泌这个过程中，PTP-MEG2是否除有NSF外的底物，是否影响其他的分泌进程。

该文共同作者之一，普渡大学生化学系主任ZhangZhongyin教授首次研发出了PTP-MEG2的特异性抑制剂Compound7,打破了酪氨酸磷酸酶长久以来“不可成药”的思维定式5。于晓教授领衔的联合研究团队利用这种PTP-MEG2的特异性抑制剂，证明PTP-MEG2调控肾上腺嗜铬细胞释放儿茶酚胺，并控制儿茶酚胺分泌的多个步骤。通过解析PTP-MEG2和NSF-pY83磷酸化短肽的复合物晶体结构，证明PTP-MEG2识别和催化NSF的结构基础，并通过电镜和电化学方法证明了PTP-MEG2通过催化NSF介导了嗜铬细胞内囊泡的融合。同时，通过构建不同的PTP-MEG2突变体，研究者还发现PTP-MEG2可以通过非NSF依赖的机制控制囊泡-胞膜融合孔的初始开放过程。利用生物信息学、生化和电化学方法，研究人员发现PTP-MEG2通过使DYNAMIN2-pY和MUNC18-1-pY位点去磷酸化来调节囊泡-胞膜融合孔的初始开放，并通过进一步的复合物结构和生化分析揭示，与NSF-pY83位点相比，PTP-MEG2与MUNC18-1-pY和DYNAMIN2-pY的相互作用具有独特的结构基础。

囊泡和细胞膜融合孔的形成和开放一直是囊泡分泌的热点和难点问题。本文中研究人员首次证明PTP-MEG2通过与两种底物MUNC18-1-pY和DYNAMIN2-pY的相互作用来调节胞吐过程中融合孔的初始开放，证明酪氨酸磷酸化在融合孔形成和开放过程中的作用，并揭示了PTP-MEG2介导该过程独特的结构基础，以及PTP-MEG2介导的去磷酸化如何调节融合孔动力学过程。囊泡分泌异常在包括癫痫在内的多种疾病中均有报道，鉴于PTP-MEG2在细胞分泌中有多层次和关键的调节作用，且PTP-MEG2已有特异性的、高度膜渗透性的抑制剂，所以，阐明PTP-MEG2在囊泡融合、释放中的作用有助于加速以PTP-MEG2为靶点的转化医学研究。

医院徐云飞副教授、山东大学生理所陈旭博士为该论文共同第一作者，山东大学于晓教授、孙金鹏教授、崔敏教授和徐云飞副教授为论文共同通讯作者。

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