Opisano strukturę kilku glikoprotein błony lizosomalnej (lamp1, lamp2, limpI i limpII) została opisana. Znaczenie glikoproteiny receptorowej lamp2a w autofagii białek cytozolowych z motywem KFERQ jak również białko chaperonowe Hsc73 i inne chaperony zaangażowane w ten proces. inne chaperony zaangażowane w ten proces. Opisano kilka mechanizmów modulujących autofagii, która jest aktywowana w warunkach stresu i głodu. stresu i głodu. --- CELE: Autofagia za pośrednictwem opiekuna (CMA) jest selektywnym mechanizmem degradacji rozpuszczalnych białek cytozolowych posiadających sekwencję KFERQ. Te białka są namierzane przez chaperony i dostarczane do lizosomów, gdzie są przenoszone do światła lizosomów i degradowane przez białko błonowe typu 2A (Lysosome-associated białko błonowe typu 2A (LAMP-2A). Mutacje w LAMP2, które hamują autofagię powodują chorobę Danona charakteryzującą się kardiomiopatią przerostową. Receptor receptor ryanodynowy typu 2 (RyR2) odgrywa kluczową rolę w kardiomiocytach a jego dysfunkcja może prowadzić do niewydolności serca. Czy RyR2 jest degradowany przez CMA nie jest znana. METODY I WYNIKI: W celu wywołania CMA, hodowane kardiomiocyty noworodków szczurów były traktowane geldanamycyną (GA) w celu promowania degradacji białek przez ten szlak. szlaku. GA zwiększył poziom LAMP-2A wraz z jego redystrybucją i kolokalizacją z Hsc70 w kolokalizacja z Hsc70 w regionie okołojądrowym, zmiany wskazujące na aktywację CMA aktywacji. Zahamowanie lizosomów, ale nie proteasomów, zapobiegło utracie RyR2. RyR2. Odzyskanie zawartości RyR2 po inkubacji z GA przez siRNA ukierunkowane na LAMP-2A sugeruje, że RyR2 jest degradowany przez CMA. Analiza in silico ujawniła również, że sekwencja RyR2 zawiera sześć motywów KFERQ, które są wymagane do rozpoznania Hsc70 i jego degradacji przez CMA. Nasze dane sugerują że preseniliny są zaangażowane w degradację RyR2 przez CMA. WNIOSEK: Odkrycia te są zgodne z modelem, w którym uszkodzenie oksydacyjne RyR2 ukierunkowuje go na obrót przez preseniliny i CMA, co może prowadzić do usunięcie uszkodzonych lub nieszczelnych kanałów RyR2. --- Aneksyny to rodzina białek, które wiążą fosfolipidy w sposób zależny od wapnia. sposób. Analiza sekwencji różnych członków rodziny aneksyn ujawniła obecność pentapeptydu biochemicznie związanego z KFERQ w niektórych aneksynach, ale nie w innych. aneksyn, ale nie w innych. Takie sekwencje zostały zaproponowane jako sekwencja docelowa dla autofagii za pośrednictwem chaperonów, lizosomalnej ścieżki degradacji białek, która jest aktywowana w konfluencji. degradacji białek, która jest aktywowana w konfluentnych komórkach w odpowiedzi na usunięcie surowicy czynników wzrostu. Wykazaliśmy, że aneksyny II i VI, które zawierają sekwencje podobne do KFERQ sekwencje podobne do KFERQ, są degradowane szybciej w odpowiedzi na odstawienie surowicy, podczas gdy aneksyny V i XI, bez takich sekwencji, są degradowane w tym samym tempie w obecności i braku surowicy. obecności i braku surowicy. Używając izolowanych lizosomów, tylko aneksyny zawierające sekwencje podobne do KFERQ są degradowane przez autofagię, w której pośredniczy chaperon. Aneksyny V i XI mogły łączyć się z lizosomami, ale nie wchodziły do lizosomów i nie były substratami proteolitycznymi. Ponadto, cztery aneksyny zawierające sekwencje sekwencje podobne do KFERQ, aneksyny I, II, IV i VI, są wzbogacone w lizosomy z wysoką aktywnością autofagii, zgodnie z oczekiwaniami dla białek substratowych. Wyniki te dostarczają uderzających dowodów na znaczenie motywów KFERQ w substratach substratach autofagii za pośrednictwem chaperonu. --- Zmutowane N-końcowe białko huntingtyny (Htt) powstające w chorobie Huntingtona (HD) z rozszerzoną poliglutaminą (HD) z rozszerzoną poliglutaminą gromadzi się i tworzy agregaty w wrażliwych neuronach. neuronach. Zarówno szlaki proteasomalne ubikwityny, jak i autofagiczne przyczyniają się do degradacji zmutowanego Htt. Tutaj skupiamy się na zaangażowaniu autofagii za pośrednictwem chaperonu (CMA), selektywnej formy autofagii w usuwaniu Htt. klirensie Htt. Selektywny katabolizm w CMA jest spowodowany obecnością motywu docelowego podobnego do motywu docelowego podobnego do KFERQ w substratach, dzięki któremu chaperony molekularne rozpoznają hydrofobowe powierzchnie nieprawidłowo sfałdowanych substratów i przenoszą je je do lizosomalnego białka błonowego typu 2A, LAMP-2A. Substraty są do lizosomów przez LAMP-2A i są szybko degradowane przez enzymy lizosomalne. enzymy lizosomalne. Podsumowując, podsumowaliśmy ostatnie dowody, aby wyjaśnić że Htt jest również potencjalnym substratem CMA. Proponujemy, aby manipulacja CMA może być strategią terapeutyczną dla HD. --- Promowanie degradacji białek klienckich Hsp90 poprzez hamowanie Hsp90, ważnego chaperonu białkowego ważnego chaperonu białkowego, jest obiecującą nową strategią przeciwnowotworową. strategia. W tym badaniu wykazaliśmy, że oksazolinowy analog apratoksyny A (oz-apraA), cyklodepsipeptyd wyizolowany z morskiej cyjanobakterii, promuje degradację klientów Hsp90 poprzez autofagię za pośrednictwem chaperonu (CMA). My identyfikujemy motyw podobny do KFERQ jako konserwowaną sekwencję pentapeptydową w domenie kinazy domenie receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR) niezbędnej do rozpoznania jako substratu CMA. Mutacja tego motywu zapobiega degradacji EGFR przez CMA i promuje degradację EGFR poprzez szlak proteasomalny w komórkach traktowanych oz-apraA. Oz-apraA wiąże się z Hsc70/Hsp70. Proponujemy, aby apratoksyna A hamuje funkcję Hsp90 poprzez stabilizację interakcji białek klienckich Hsp90 z Hsc70/Hsp70, a tym samym zapobiega ich interakcjom z Hsp90. Nasze badanie dostarcza pierwszych przykładów na zdolność CMA do pośredniczenia w degradacji receptorów błonowych i krzyżowych rozmów CMA i proteasomalnych mechanizmów degradacji mechanizmów degradacji proteasomalnej. --- TŁO: W przeroście nerek, który występuje w cukrzycy, zmniejszona proteoliza może prowadzić do akumulacji białek. proteolizy może prowadzić do akumulacji białek, ale nie jest jasne, które białka białek. Ponieważ lizosomalny szlak proteolityczny autofagii, w którym pośredniczy chaperon autofagii jest hamowany przez czynniki wzrostu w hodowanych komórkach, zbadaliśmy czy obfitość substratów tego szlaku wzrasta w przeroście cukrzycowym. cukrzycowej. METODY: Szczury z cukrzycą indukowaną streptozotocyną (STZ) były karmione parami ze szczurami kontrolnymi. szczurami kontrolnymi, którym wstrzyknięto nośnik. Proteolizę mierzono jako uwalnianie lizyny w zawiesinach kory nerkowej i zawiesiny kory nerkowej i syntezę białek jako inkorporację fenyloalaniny. Białka docelowe autofagii, w której pośredniczyły chaperony, mierzono w lizatach korowych i ekstraktach jądrowych. lizatach i ekstraktach jądrowych za pomocą analizy immunoblot. Białka, które regulują autofagię za pośrednictwem chaperonów [lizosomalne białko błonowe 2a (LAMP2a) lub białko poznawcze szoku cieplnego o masie 73 kD (hsc-73)] mierzono w lizosomach izolowanych przez lizosomach izolowanych przez wirowanie w gradiencie gęstości. WYNIKI: Proteoliza zmniejszyła się o 41% u szczurów z cukrzycą; synteza białka wzrosła po 3 dniach, ale powróciła do poziomu wyjściowego po 7 dniach. Obfitość białek zawierających motyw sygnałowy KFERQ autofagii, w której pośredniczy chaperon wzrosła o 38%, a poszczególne białka zawierające KFERQ [np. pirogronian M2 kinaza pirogronianowa M2, dehydrogenaza gliceraldehydo-3-fosforanu (GAPDH) i pax2] były bardziej obfite. LAMP2a i hsc73 zmniejszyły się odpowiednio o 25% i 81% w lizosomach korowych lizosomach korowych szczurów z cukrzycą w porównaniu do szczurów kontrolnych. WNIOSEK: Spadek proteolizy w ostrej cukrzycy jest związany z ze wzrostem białek degradowanych przez autofagię za pośrednictwem chaperonów i spadek białek, które regulują ten szlak. Badanie to dostarcza pierwszych dowodów na to, że zmniejszona autofagia za pośrednictwem chaperonów przyczynia się do akumulacji specyficznych białek w przeroście nerek wywołanym cukrzycą. --- CEL PRZEGLĄDU: Chociaż tłumienie rozpadu białek odgrywa główną rolę odgrywa główną rolę we wzroście dorosłej nerki w warunkach, które powodują przerost nerek. przerost nerek, szlaki odpowiedzialne za kontrolowanie proteolizy i niszczonych substratów zostały zbadane dopiero niedawno. proteolizy i niszczone substraty zostały dopiero niedawno zbadane. Niniejszy przegląd koncentruje się na roli szlaku ubikwityna-proteasom w regulowaniu specyficznych substratów podczas wzrostu nerek, oraz substratów podczas wzrostu nerek oraz roli szlaków lizosomalnych w hamowaniu w hamowaniu ogólnego rozpadu białek i substratów autofagii za pośrednictwem chaperonów. Najnowsze odkrycia: Nowe spojrzenie na regulację specyficznych ligaz ubikwityny pokazują, w jaki sposób komórka kontroluje niszczenie poszczególnych substratów ważnych dla wzrostu, w tym czynników indukowanych hipoksją i inhibitora cyklu komórkowego, p27. inhibitor cyklu komórkowego, p27. W hodowli komórkowej czynniki wzrostu hamują lizosomalny szlak autofagii, w której pośredniczą chaperony, prowadząc do akumulacji specyficznych białek cytoplazmatycznych zawierających białek cytoplazmatycznych zawierających motywy KFERQ. W różnych systemach, w tym hodowanych komórkach kanalików nerkowych, aktywność kinazy fosfoinozytolu 3 i jej i jej mediatory kontrolują proteolizę lizosomalną. STRESZCZENIE: Specyficzne ligazy ubikwityny i szlaki kontrolujące ich rozpoznawanie substratów rozpoznawanie substratów mogą być kluczowymi pośrednikami sygnalizacyjnymi dla wzrostu komórek, ale globalne zmiany w szlakach lizosomalnych odpowiadają za spadek ogólnej proteolizy. proteolizy. Funkcjonalne motywy KFERQ oznaczają białka, które są ważne dla wzrostu nerek. nerek, w tym enzymy odpowiedzialne za charakterystyczne przejście do metabolizmu glikolitycznego podczas wzrostu, czynniki transkrypcyjne metabolizm podczas wzrostu, czynniki transkrypcyjne i cząsteczki sygnalizacyjne. Jak kinaza fosfoinozytolu 3 zmienia wzorce transportu pęcherzykowego, możliwe jest, że regulacja jest możliwe, że regulacja transportu wewnątrzkomórkowego może leżeć u podstaw zmiany obserwowane w proteolizie lizosomalnej wraz ze wzrostem. --- Czynnik transkrypcyjny HIF1 jest regulowany głównie przez zależną od tlenu proteasomalną degradację labilnej podjednostki HIF1A. Ostatnie dane wykazały degradację HIF1A w lizosomie poprzez autofagię, w której pośredniczy chaperon (CMA). Mechanizm molekularny zaangażowany w ten proces nie został jednak wyjaśniony. Niniejsze badanie pokazuje, że motyw podobny do KFERQ, który został zidentyfikowany we wszystkich substratach CMA, jest wymagany do pośredniczenia w interakcji między HIF1A i chaperonem HSPA8. Co więcej, mutacje w motywie podobnym do KFERQ HIF1A wykluczają interakcję z receptorem CMA LAMP2A, hamując w ten sposób jego lizosomalną degradację. Co ważne, po raz pierwszy pokazujemy, że ligaza ubikwityny STUB1 jest wymagana do degradacji HIF1A. wymagana do degradacji HIF1A w lizosomie przez CMA. Rzeczywiście, mutacje w STUB1, które hamują aktywność ligazy ubikwityny lub jej zdolność do wiązania do HSPA8, zapobiegają degradacji HIF1A przez CMA. Ponadto wykazaliśmy, że HIF1A wiąże się i jest przenoszony do nienaruszonych lizosomów izolowanych z wątroby szczurów. Ta nowa ścieżka degradacji HIF1A nie zależy od obecności tlenu i jest aktywowana w odpowiedzi na składniki odżywcze. tlenu i jest aktywowany w odpowiedzi na niedobór składników odżywczych, tak że poziomy HIF1A związanego z lizosomami CMA dodatnimi znacznie wzrasta w głodzonych wątrobach zwierząt wątroby zwierząt, a wiązanie HIF1A z LAMP2A wzrasta w odpowiedzi na brak surowicy pozbawienie surowicy. Co więcej, nadmierna degradacja HIF1A przez CMA upośledza zdolność komórek do reagowania i przeżycia w warunkach hiper zdolność komórek do reagowania i przeżycia w warunkach niedotlenienia, co sugeruje, że ten szlak może mieć znaczenie patofizjologiczne w warunkach łączących niedotlenienie z głodem. --- Różne mechanizmy kierują składniki wewnątrzkomórkowe w celu ich degradacji do lizosomów poprzez tak zwaną autofagię. U ssaków opisano trzy główne formy opisano trzy główne formy autofagii: makroautofagię, mikroautofagię i autofagia za pośrednictwem opiekuna (CMA). CMA jest jedynym szlakiem autofagii, który umożliwia selektywną degradację rozpuszczalnych białek w lizosomach. W przeciwieństwie do innych form autofagii u ssaków, CMA nie wymaga tworzenia pęcherzyków lub poważnych zmian w błonie lizosomalnej. Zamiast tego, białka substratowe bezpośrednio przekraczają błonę lizosomalną, aby dotrzeć do światła, gdzie są szybko degradowane. degradowane. Białka substratowe są kierowane do błony lizosomalnej poprzez rozpoznanie motywu docelowego (motywu podobnego do KFERQ) przez kompleks chaperonowy, składający się z hsc70 i jego ko-chaperonów w cytoplazmie. Po dotarciu do błonie lizosomalnej, białko wchodzi w interakcję z receptorem lizosomalnym dla tego szlaku receptorem lizosomalnym dla tego szlaku, białkiem błonowym związanym z lizosomami typu 2A (LAMP-2A), i jest ono translokowane przez błonę do światła lizosomu wspomaganego przez lizosomalny chaperon lizosomalny chaperon. Te dwie cechy - selektywność i bezpośrednia translokacja substratu determinują szczególną rolę CMA w różnych stanach fizjologicznych i patologicznych. i patologicznych. W tym rozdziale omówiono aktualne odkrycia dotyczące molekularnych mechanizmów molekularnych mechanizmów CMA i możliwego patofizjologicznego znaczenia tej selektywnej degradacji lizosomalnej. --- Pojedyncza komórka może zabić całego człowieka. Wysiłki zmierzające do wyleczenia raka są ograniczone przez przetrwanie pojedynczych komórek nowotworowych pomimo i toksycznych terapii. Zrozumienie skomplikowanej sieci szlaków, które utrzymują homeostazę komórkową i pośredniczą w odpowiedzi na stres lub na śmierć komórki ma kluczowe znaczenie dla rozwoju strategii zwalczania raka. Autofagia, degradacja proteasomalna i reakcja na niesfałdowane białko (UPR) to szlaki komórkowe, które degradują i poddają recyklingowi nadmiar lub uszkodzone białek w celu utrzymania homeostazy komórkowej i przetrwania. W niniejszym przeglądzie omówione zostaną autofagię i sposób, w jaki jest ona zintegrowana z degradacją proteasomalną i UPR, aby zarządzać losem komórek poprzez przywrócenie homeostazy komórkowej lub przejście na szlak apoptotyczną ścieżkę śmierci komórki. Pierwszą reakcją autofagii jest makroautofagia, która sekwestruje cytoplazmę, w tym organelle, wewnątrz podwójnie otoczonych pęcherzyków autofagosomów, które łączą się z lizosomami w celu degradacji i recyklingu zawartości. zawartość. Wzorce ubikwitynacji białek przeznaczonych do degradacji określają czy białka adapterowe doprowadzą je do rozwijających się autofagosomów czy do proteasomów. Po makroautofagii następuje autofagia za pośrednictwem chaperonów (CMA), w której Hsc70 (Heat shock cognate 70) selektywnie wiąże białka z odsłoniętymi motywami motywami KFERQ i wpycha je do wnętrza lizosomów poprzez LAMP-2A (Lysosome-associated membrane protein type 2A). Te dwa procesy i mniej poznana mikroautofagia, która obejmuje bezpośrednie wchłanianie białek do lizosomów. białek do lizosomów, zachodzą na poziomie podstawowym i indukowanym. Niewystarczająca funkcja proteasomu lub indukcja stresu ER UPR może indukować autofagię, która może złagodzić uszkodzenia i stres. Jeśli ta sieć nie jest w stanie naprawić uszkodzenia lub przezwyciężenia ciągłego stresu, domyślna ścieżka apoptozy jest w celu zniszczenia komórki. Indukcja makroautofagii przez leki przeciwnowotworowe doprowadziła do badań klinicznych nad kombinacjami HCQ (hydroksychlorochiny) z czynnikami indukującymi apoptozę. Dalsze badania nad złożoną integracją autofagii, degradacji proteasomalnej, UPR i apoptozy prawdopodobnie zapewnią dodatkowe cele w naszej walce z rakiem. rakiem. Ten artykuł jest częścią specjalnego wydania zatytułowanego "Apoptoza: Cztery dekady później". Decades Later".
Który szlak autofagii jest uruchamiany przez motyw KFERQ białek cytozolowych?
Białka cytozolowe niosące motyw KFERQ (specyficzna sekwencja konsensusowa importu lizosomalnego) są kierowane do selektywnej formy degradacji lizosomalnej, zwanej autofagią za pośrednictwem chaperonów (CMA), ponieważ białko chaperonowe Hsc73 i inne chaperony są zaangażowane w ten proces.