Блог

Oct 21, 2023

Сайт

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 13609 (2023) Цитировать эту статью 220 Доступов 1 Подробности об альтметрических метриках Разнообразные клеточные процессы, включая мембранный трафик, липидный гомеостаз,

Том 13 научных докладов, номер статьи: 13609 (2023) Цитировать эту статью

220 доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Разнообразные клеточные процессы, включая мембранный трафик, липидный гомеостаз, цитокинез, позиционирование митохондрий и подвижность клеток, критически зависят от фактора обмена гуаниновых нуклеотидов домена Sec7 GBF1. Однако неизвестно, как регулируется участие GBF1 в той или иной клеточной функции. Здесь мы показываем, что фосфорилирование специфических высококонсервативных остатков серина и тирозина в N-концевом домене GBF1 по-разному регулирует его функцию по поддержанию гомеостаза Гольджи и облегчению секреции по сравнению с его ролью в цитокинезе. В частности, при оценке в несколько функциональных анализов. Однако те же мутанты вызывают многонуклеацию при экспрессии в клетках и, по-видимому, ингибируют прогрессирование посредством митоза и разрешение цитокинетических мостиков. Т.о., GBF1 участвует в различных интерактивных сетях, обеспечивая гомеостаз и секрецию Гольджи, а не облегчая цитокинез, а интеграция GBF1 в такие сети по-разному регулируется фосфорилированием специфических остатков GBF1.

Клеточный гомеостаз зависит от жестко контролируемых цепей, которые включают и координируют различные процессы в ответ на внутренние и внешние сигналы. Интеграция клеточного метаболического, генетического и физиологического/биохимического состояния постоянно контролируется и передается друг другу для общесистемной синхронизации. Для обеспечения координации процессов во времени и пространстве были разработаны отдельные контрольные точки и механизмы контроля. Секреторный путь, состоящий из ряда отдельных компартментов, жестко регулируется для обеспечения компенсаторного антероградного и рециркуляционного движения мембраны и избранных белков для обеспечения непрерывного транспорта.

Одним из ключевых регуляторов секреторного пути являются малые GTPases суперсемейства Arf, которые облегчают трафик на интерфейсе ER-Golgi1,2,3,4,5. Arfs необходимы для рекрутирования комплексов гептамерного коатомера на мембраны Гольджи с образованием везикул COPI, которые рециркулируют белки и мембрану из Гольджи в ER6,7,8,9. Все Arfs циклически переключаются между состояниями, связанными с GDP и GTP, и являются функциональными и связанными с мембраной только тогда, когда находятся в связанном с GTP (активном) состоянии10. Обмен GDP/GTP кинетически невыгоден (чтобы предотвратить ложную активацию Arf) и требует фермента, фактора обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), чтобы катализировать вытеснение GDP, что позволяет связывать активирующий GTP с Arf. GEF, ответственный за образование везикул COPI, представляет собой специфический для Гольджи фактор резистентности к брефельдину А 1 (GBF1), который локализуется в компартментах на границе ER-Гольджи, включая места выхода ER, промежуточный компартмент ER-Гольджи (ERGIC) и Гольджи11. 12. GBF1 абсолютно необходим для активации Arfs, необходимого для поддержания архитектуры и функции секреторного пути, а нарушение активности GBF1 грибковым метаболитом Брефельдина А (BFA) или истощение клеточного GBF1 РНКи вызывает коллапс Гольджи в ЭР и ингибирует секреция11,13,14,15,16.

В дополнение к своей хорошо охарактеризованной роли в гомеостазе Гольджи и секреторном трафике, GBF1, по-видимому, участвует во множестве др. клеточных событий, пространственно удаленных от Гольджи. GBF1 нацелен на передний край плазматической мембраны в активно движущихся клетках глиобластомы и хемотаксирует нейтрофилы, где его каталитическая активность необходима для поддержания направленной подвижности в процессе, включающем ремоделирование коркового актина, облегчаемое Rac117,18. GBF1 отрицательно регулирует образование липидных капель (LD) и содержание триацилглицерина в клетках19, предположительно путем облегчения доставки ATGL (жировой триглицеридлипазы) к LD посредством прямого взаимодействия между GBF1 и ATGL20. Регуляция гомеостаза LD, опосредованная GBF1, по-видимому, важна для поддержки успешной репликации вирусов, таких как вирус денге21. GBF1 также взаимодействует с митохондриальным мембранным белком MIRO, модулируя его взаимодействие с цитоплазматическими динеиновыми моторами и тем самым регулируя позиционирование митохондрий, а также воздействуя на архитектуру внутримитохондриальных крист посредством еще не охарактеризованного механизма22. Функция позиционирования митохондрий сохраняется в эволюции, о чем свидетельствуют аналогичные фенотипы, вызванные удалением GBF1 у червя C. elegans и клетках млекопитающих23. Кроме того, GBF1 участвует в еще не изученных функциях во время митоза24,25,26,27 в клетках млекопитающих, что подтверждает дефекты перегородки, ранее описанные у S. pombe с удаленной одной копией Gea1, дрожжевого ортолога GBF128. В клетках млекопитающих, подвергающихся митозу, GBF1 фосфорилируется по S292 и S297 с помощью CK2 в поздней анафазе и ранней телофазе, и поэтому фосфорилированный GBF1, по-видимому, локализуется в теле Флеминга цитокинетического моста. Фосфорилированный S292/297 GBF1 деградирует во время поздней телофазы, но общие клеточные уровни GBF1 не изменяются, указывая тем самым, что только небольшая часть GBF1 фосфорилируется на S292 и S297 и впоследствии деградирует. Предотвращение фосфорилирования и деградации путем экспрессии S292A и S297A вызывает митотические дефекты в клетках, при этом элементы Гольджи неправильно объединяются в позднем митозе. В клетках, экспрессирующих S292A/S297A, цитокинетический мост дестабилизируется, что приводит к его коллапсу и образованию двуядерных клеток26.