从高尔基体到大脑：TMEM87A基因的健康影响力

TMEM87A基因不是什么家喻户晓的“明星基因”，没有p53基因“抗癌卫士”的响亮名号，也不像FOXO3基因那样被贴上“长寿密码”的标签，它就像细胞世界里一位低调的“幕后工作者”，躲在细胞膜的角落里默默干活。今天，我们一起手把手拆解TMEM87A (GolpHCat) 的神秘面纱，说不定就能找到让皮肤变乖、让身体更健康的“隐藏攻略”呢！

 

基因名片：GolpHCat是谁？

在人类15号染色体的q15.1区域，藏着一个曾被视作“路人甲”的基因——GolpHCat（官方名：TMEM87A）。2023年，Hyunji Kang团队发表的研究首次明确：TMEM87A是定居高尔基体膜上的电压依赖性阳离子通道，通过冷冻电镜技术解析了人类GolpHCat的高分辨率结构，看清了它的“分子开关”如何工作，并赋予了更形象的名字——Golgi pH-sensitive Cation Channel（高尔基体pH敏感阳离子通道）^[1]。

 

图1.TMEM87A的冷冻电镜结构及结构特征^[1]。

 

双重依赖机制维持高尔基体酸性环境，彻底终结了“高尔基体阳离子调节因子未知”的研究空白。GolpHCat基因广泛存在于人体多种细胞中，尤其在大脑的神经元和星形胶质细胞中高度活跃。它编码的蛋白质如同镶嵌在高尔基体膜上的“离子通道门”，专门负责调控钾、钠等阳离子的进出，直接维系着高尔基体的pH稳态和膜电位平衡。​

 

图2.TMEM87A通道的代表性结构（红色星号指示通道孔）^[2]

 

“身兼多职”的GolpHCat基因

别看GolpHCat个头不大，在细胞里却身兼数职。它最核心的技能是“pH维稳”：通过精准调控阳离子进出，维持高尔基体的酸性环境，确保蛋白质“修饰包装流水线”正常运转。一旦它“罢工”，高尔基体就会出现形态异常——要么肿胀扩张，要么碎成片段，就像失控的工厂车间。

 

GolpHCat的核心技能“pH维稳”并非唯一本领。它在皮肤细胞中可能参与机械刺激感知，是触觉信号传递的关键环节；而Hyunji Kang团队的研究则揭示，它在神经元与星形胶质细胞中高度表达，且能调控蛋白质的糖基化过程——这意味着它不仅守护高尔基体“生产线”，还直接影响细胞分泌蛋白的功能活性^[1]。在黑色素细胞中，它对细胞黏附和迁移的调节作用，则进一步印证了其“身兼多职”的属性^[3]。这些功能分布横跨皮肤、大脑等多个器官，打破了人们对“单一基因单一功能”的传统认知。

 

最新突破：记忆衰退的“潜在密码”

2024年的研究进展让GolpHCat与人类健康的关联愈发紧密。Hyunji Kang 团队研究通过基因敲除小鼠实验发现：缺失GolpHCat的小鼠，海马体出现明显高尔基体肿胀变形，且在迷宫测试中表现出严重的空间记忆障碍——这是首次直接证明该基因与海马依赖记忆的因果关系^[1]。这一发现为阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）等神经退行性疾病提供了新线索——这类疾病患者常出现高尔基体破碎现象，而GolpHCat功能异常可能正是背后的关键诱因之一。这意味着未来或许能通过调控这个基因，开发出治疗认知障碍的新药物。

 

图3. GolpHCat基因敲除小鼠海马星形胶质细胞和神经元中高尔基体形态的破坏^[1]

 

高尔基体功能失调是多种疾病的共性特征。虽然GolpHCat与癌症等疾病的直接关联尚未完全明确，但同为高尔基体相关蛋白的GOLPH3家族成员已被证实与肿瘤耐药、炎症调控密切相关。例如，GOLPH3L（GOLPH3的同源基因）可通过调节高尔基体运输影响肝癌免疫微环境，而GOLPH3过表达会激活致癌信号通路并导致化疗耐药^[4]。作为高尔基体稳态的核心调控者，GolpHCat的异常可能在类似病理过程中发挥未被发现的作用。使用赛业生物Tmem87a (GolpHCat) 全身性敲除及条件性敲除小鼠模型有助于更好地探索疾病发病机制，有望在更多领域助力科研突破，为复杂病理机制解析和创新疗法开发提供关键工具。

 

赛业相关现货模型：

产品名称	产品编号	品系全称	类型
Tmem87a基因敲除小鼠	S-KO-19080	C57BL/6JCya-Tmem87aem1/Cya	Tmem87a基因敲除
Tmem87a条件性基因敲除小鼠	S-CKO-19232	C57BL/6JCya-Tmem87aem1flox/Cya	Tmem87a条件性基因敲除

 

参考文献

• Kang H, Han AR, Zhang A, Jeong H, Koh W, Lee JM, Lee H, Jo HY, Maria-Solano MA, Bhalla M, Kwon J, Roh WS, Yang J, An HJ, Choi S, Kim HM, Lee CJ. GolpHCat (TMEM87A), a unique voltage-dependent cation channel in Golgi apparatus, contributes to Golgi-pH maintenance and hippocampus-dependent memory. Nat Commun. 2024 Jul 11;15(1):5830. doi: 10.1038/s41467-024-49297-8. PMID: 38992057; PMCID: PMC11239671.
• Kang H, Lee CJ. Transmembrane proteins with unknown function (TMEMs) as ion channels: electrophysiological properties, structure, and pathophysiological roles. Exp Mol Med. 2024 Apr;56(4):850-860. doi: 10.1038/s12276-024-01206-1. Epub 2024 Apr 1. PMID: 38556553; PMCID: PMC11059273.
• Patkunarajah A, Stear JH, Moroni M, Schroeter L, Blaszkiewicz J, Tearle JL, Cox CD, Fürst C, Sánchez-Carranza O, Ocaña Fernández MDÁ, Fleischer R, Eravci M, Weise C, Martinac B, Biro M, Lewin GR, Poole K. TMEM87a/Elkin1, a component of a novel mechanoelectrical transduction pathway, modulates melanoma adhesion and migration. Elife. 2020 Apr 1;9:e53308. doi: 10.7554/eLife.53308. PMID: 32228863; PMCID: PMC7173973.
• Liu, H., Wang, X., Feng, B. et al. Golgi phosphoprotein 3 (GOLPH3) promotes hepatocellular carcinoma progression by activating mTOR signaling pathway. BMC Cancer 18, 661 (2018). https://doi.org/10.1186/s12885-018-4458-7