p62敲除对细胞自噬的影响及其对泛素化修饰蛋白募集的作用.pdf
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1、基金项目:新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2 0 2 0 D 0 1 C 1 8 0);新疆维吾尔自治区“天山英才”培养计划项目(2 0 2 2 T S Y C C X 0 0 3 0)作者简介:刘世玉(1 9 9 3-),女,在读硕士,研究方向:细胞自噬。通信作者:米 娜,女,博士,副教授,博士生导师,研究方向:细胞自噬,E-m a i l:m i n a 21 6 3.c o m。基础医学研究本文引用:刘世玉,冯学召,古丽妮尕尔司马义,等.p 6 2敲除对细胞自噬的影响及其对泛素化修饰蛋白募集的作用J.新疆医科大学学报,2 0 2 3,4 6(9):1 1 1 9-1 1 2 3,1 1
2、 3 1.d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 9-5 5 5 1.2 0 2 3.0 9.0 0 1p 6 2敲除对细胞自噬的影响及其对泛素化修饰蛋白募集的作用刘世玉1,冯学召2,古丽妮尕尔司马义1,席 庆3,阿仙姑哈斯木4,米 娜5(新疆医科大学1生物化学教研室,2病理生理学教研室,3生物学教研室,乌鲁木齐 8 3 0 0 1 7;4新疆医科大学第七附属医院,乌鲁木齐 8 3 0 0 9 2;5新疆医科大学第一附属医院临床医学研究院,乌鲁木齐 8 3 0 0 5 4)摘要:目的 探讨p 6 2敲除对细胞自噬及泛素化蛋白募集的影响。方法 将野生型(W i l d
3、 T y p e,WT)和p 6 2基因敲除(p 6 2 k n o c k o u t,p 6 2-KO)的大鼠肾上皮细胞(N R K)分别分为野生型阴性对照组(WT C T组)和野生型饥饿4 h组(WT S t a 4 h组)、p 6 2基因敲除阴性对照组(p 6 2-KO C T组)和p 6 2基因敲除饥饿4 h组(p 6 2-KO S t a 4 h组)。WT C T组和p 6 2-KO C T组中加入普通培养基,对细胞进行空白对照处理;WT S t a 4 h组和p 6 2-KO S t a 4 h组中加入饥饿培养基,对细胞进行饥饿4 h处理。免疫印迹法鉴定和检测p 6 2基因的敲除
4、及自噬体标志蛋白微管相关蛋白1轻链3(L C 3)、泛素化修饰蛋白(U b)的表达;电子显微镜观察自噬体形成;激光共聚焦显微镜法观察L C 3蛋白阳性点状结构的数量。结果 鉴定p 6 2基因成功被敲除。饥饿处理4 h后,WT和p 6 2-KO细胞中均能观察到自噬结构(包括自噬体和自噬溶酶体)。与WT C T组比较,WT S t a 4 h组中L C 3蛋白酯化和U b蛋白表达水平升高(P0.0 5),L C 3蛋白阳性点状结构数量显著增加(P0.0 1);与p 6 2-KO C T组比较,p 6 2-KO S t a 4 h组中L C 3蛋白酯化和U b蛋白表达水平升高(P0.0 5),L C
5、 3蛋白阳性点状结构数量显著增加(P0.0 1)。结论 p 6 2参与细胞自噬并募集泛素化修饰蛋白,最终影响选择性自噬体底物的凝聚和降解。关键词:p 6 2;选择性自噬;泛素化蛋白;L C 3中图分类号:R 3 4 1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-5 5 5 1(2 0 2 3)0 9-1 1 1 9-0 6d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 9-5 5 5 1.2 0 2 3.0 9.0 0 1E f f e c t o f p 6 2 k n o c k o u t o n c e l l u l a r a u t o p h a g y a
6、 n d i t s r o l e i n r e c r u i t m e n t o f u b i q u i t i n a t i o n-m o d i f i e d p r o t e i n sL I U S h i y u1,F E N G X u e z h a o2,G u l i n i g a e r S i m a y i1,X I Q i n g3,A x i a n g u H a s i m u4,M I N a5(1D e p a r t m e n t o f B i o c h e m i s t r y,2D e p a r t m e n t
7、o f P a t h o p h y s i o l o g y,3D e p a r t m e n t o f B i o l o g y,X i n j i a n g M e d i c a l U n i v e r s i t y,U r u m q i 8 3 0 0 1 7,C h i n a;4T h e S e v e n t h A f f i l i a t e d H o s p i t a l o f X i n j i a n g M e d i c a l U n i v e r s i t y,U r u m q i 8 3 0 0 9 2,C h i n
8、a;5R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C l i n i c a l M e d i c i n e,t h e F i r s t A f f i l i a t e d H o s p i t a l o f X i n j i a n g M e d i c a l U n i v e r s i t y,U r u m q i 8 3 0 0 5 4,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v e T o e x p l o r e t h e e f f e c t s o f p 6 2 k n o
9、 c k o u t o n c e l l u l a r a u t o p h a g y a n d u b i q u i t i n a t e d p r o t e i n r e c r u i t-m e n t.M e t h o d s W i l d t y p e(WT)a n d p 6 2 k n o c k o u t(p 6 2-K O)r a t k i d n e y e p i t h e l i a l c e l l s(N R K)w e r e d i v i d e d i n t o w i l d t y p e n e g a t i
10、v e c o n t r o l g r o u p(WT C T g r o u p)a n d w i l d t y p e s t a r v a t i o n 4 h g r o u p(WT S t a 4 h g r o u p),p 6 2 k n o c k-o u t n e g a t i v e c o n t r o l g r o u p(p 6 2-K O C T g r o u p)a n d p 6 2 k n o c k o u t s t a r v a t i o n 4 h g r o u p(p 6 2-K O S t a 4 h g r o u
11、 p).N o r-第4 6卷 第9期新 疆 医 科 大 学 学 报V o l.4 6 N o.9 2 0 2 3年9月J o u r n a l o f X i n j i a n g M e d i c a l U n i v e r s i t yS e p.2 0 2 3 m a l m e d i u m w a s a d d e d t o t h e WT C T g r o u p a n d p 6 2-K O C T g r o u p,a n d t h e c e l l s w e r e t r e a t e d w i t h b l a n k c o n
12、t r o l,s t a r v a t i o n m e d i u m w a s a d d e d t o t h e WT S t a 4 h g r o u p a n d p 6 2-K O S t a 4 h g r o u p,a n d t h e c e l l s w e r e t r e a t e d w i t h s t a r-v a t i o n 4 h.I mm u n o b l o t t i n g m e t h o d w a s u s e d t o i d e n t i f y a n d d e t e c t t h e k
13、n o c k o u t o f p 6 2 g e n e a n d t h e e x p r e s s i o n o f a u-t o p h a g o s o m e m a r k e r p r o t e i n s m i c r o t u b u l e-a s s o c i a t e d p r o t e i n 1 l i g h t c h a i n 3(L C 3)a n d u b i q u i t i n a t i o n-m o d i f i e d p r o t e i n(U b),e l e c t r o n m i c r
14、 o s c o p y w a s u s e d t o o b s e r v e t h e f o r m a t i o n o f a u t o p h a g o s o m e s,a n d t h e n u m b e r o f L C 3 p r o t e i n-p o s i t i v e p u n c t a t e s t r u c t u r e s w a s o b s e r v e d b y l a s e r c o n f o c a l m i c r o s c o p y.R e s u l t s T h e p 6 2 g
15、 e n e w a s i d e n t i f i e d t o b e s u c c e s s f u l l y k n o c k e d o u t.A f t e r 4 h o f s t a r v a t i o n t r e a t m e n t,a u t o p h a g i c s t r u c t u r e s(i n c l u d i n g a u t o p h a g o s o m e s a n d a u t o-p h a g o l y s o s o m e s)w e r e o b s e r v e d i n b o
16、 t h WT a n d p 6 2-K O c e l l s.C o m p a r e d w i t h t h e WT C T g r o u p,t h e l e v e l s o f L C 3 p r o t e i n e s t e r i f i c a t i o n a n d U b p r o t e i n e x p r e s s i o n w e r e i n c r e a s e d i n t h e WT S t a 4 h g r o u p(P0.0 5),a n d t h e n u m b e r o f L C 3 p r
17、o t e i n-p o s i t i v e p u n c t a t e s t r u c t u r e s w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d(P0.0 1),c o m p a r e d w i t h t h e p 6 2-K O C T g r o u p,t h e l e v e l s o f L C 3 p r o t e i n e s t e r i f i c a t i o n a n d U b p r o t e i n e x p r e s s i o n w e r e i
18、n c r e a s e d i n t h e p 6 2-K O S t a 4 h g r o u p(P0.0 5),a n d t h e L C 3 p r o t e i n p o s i t i v e p u n c t a t e s t r u c t u r e s w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d(P0.0 1).C o n c l-u s i o n p 6 2 i s i n v o l v e d i n c e l l u l a r a u t o p h a g y a n d r
19、e c r u i t s u b i q u i t i n a t i o n-m o d i f i e d p r o t e i n s,w h i c h u l t i m a t e l y a f f e c t t h e c o h e s i o n a n d d e g r a d a t i o n o f s e l e c t i v e a u t o p h a g o s o m e s u b s t r a t e s.K e y w o r d s:p 6 2;s e l e c t i v e a u t o p h a g y;u b i q
20、u i t i n a t e d p r o t e i n;L C 3 自噬是一种在维持细胞稳态中起多种作用的溶酶体降解途径,分为选择性自噬和非选择性自噬1。饥饿、细胞器损伤等反应都会增加细胞自噬2。在选择性自噬中,p 6 2/S e q u e s t o s o m e-1作为一种支架蛋白,用来降解泛素化基质的载体3,并通过自身的互作作用和泛素结合结构域(U b i q u i t i n b i n d i n g d o-m a i n,U B A)结合,进一步促进泛素化聚集体的形成和 降 解。泛 素-蛋 白 酶 体(U b i q u i t i n-p r o t e a s
21、o m e s y s t e m,U P S)和自噬是细胞中最主要的蛋白质降解系统,相关研究证实了两者间存在密切联系,泛素作为这两类系统共同的底物识别信号,在其中起到连接的作用4。微管相关蛋白1轻链3(L C 3)被自噬相关蛋白酶AT G 4裂解形成胞质L C 3,被进一步识别后,L C 3与磷脂酰乙醇胺(P h o s p h a t i d y l e t h a-n o l a m i n e,P E)结合形成L C 3,即L C 3酯化5。与外膜结合的L C 3被AT G 4裂解,被重新用于新一轮的酯化6。前期研究证实了这些蛋白分子在自噬中的核心作用,p 6 2和多聚泛素化蛋白是p
22、6 2体的支架,而作为自噬的成核位点的p 6 2体被隔离在自噬体中7。本实验通过观察和对比野生型(W i l d T y p e,WT)和p 6 2基 因 敲 除(p 6 2 k n o c k o u t,p 6 2-KO)的大鼠肾上皮细胞(N R K)经饥饿处理后的自噬体形成、L C 3蛋白阳性囊泡点状结构的数量变化、L C 3酯化和泛素化修饰蛋白(U b)的表达水平,证实p 6 2敲除不影响非选择性自噬,并初步探究p 6 2与泛素化修饰蛋白结合对自噬降解途径的具体作用机制。1 材料与方法1.1 仪器与试剂 C 2 p l u s激光共聚焦显微镜(日本N i k o n公司);H e r
23、a c e l l 1 5 0 i C O2细胞培养箱(美国T h e r m o F i s h e r S c i e n t i f i c公司);K S 1 8生物安全柜(美国T h e r m o S c i e n t i f i c公司);垂直电泳仪、电泳槽及相关配套设备、湿转膜仪(美国B i o-R a d公司)、高速低温离心机(美国S i g a m a公司);DMEM培养基(美国G i b c o公司);D P B S培养基(美国G i b-c o公司);胎牛血清(以色列B I公司,0 4-0 0 2-1 A);谷氨 酰 胺(美 国T h e r m o F i s h e
24、 r S c i e n t i f i c公 司,2 5 0 3 0 0 8 1);磷酸盐缓冲液(P B S)(美国H y c l o n e公司);青霉素-链霉素(美国H y c l o n e公司,S V 3 0 0 1 0.0 1);大鼠肾上皮细胞(N o r m a l r a t k i d n e y,N R K)、p 6 2基因敲除的细胞由清华大学生命科学系俞立教授实验室赠送;L C 3(#PM 0 3 6,11 0 0 0)、p 6 2(#PM 0 4 5,11 0 0 0)均购自美国MB L公司;GA P DH(美国A f f i n-i t y a f f b i o t
25、 e c h公司,A F 7 0 2 1);G o a t A n t i-R a b b i t I g(美 国S o u t h e r n B i o t e c h公 司,4 0 1 0-0 5);U b i q u i t i n(中国C S T公司,#3 9 3 6 S,15 0 0 0)。1.2 实验方法1.2.1 细胞培养与分组 用含有1 0%胎牛血清和1%(青霉素-链霉素)的DMEM培养基培养细胞,置于3 7、5%细胞培养箱中,培养至全皿的9 0%时,对细胞进行传代、铺板及收样。将野生型(W i l d T y p e,WT)和p 6 2基 因 敲 除(p 6 2 k n o
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