Собственная селективная аутофагия с помощью шаперона

Селективная аутофагия с помощью шаперона является клеточным процессом для селективной, убиквитин -зависимой деградации шапероном, связанных с белков, в лизосомах . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Аутофагия (греческая: «самообучение») была первоначально идентифицирована как катаболический процесс для нелегальной деградации клеточного содержания в лизосомах в условиях голода. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Тем не менее, аутофагия также включает в себя селективные пути деградации, которые зависят от убиквитин -конъюгации для инициирования сортировки в лизосомах. ^{[ 7 ]} В случае селективной аутофагии с помощью шаперона дисфункциональные, неродные белки распознаются молекулярными шаперонами лигазами , связанными с шапероном и становятся убиквитинированными убиквитиновыми . Убиквитинированные белки заключены в аутофагосомы, которые в конечном итоге сливаются с лизосомами, что приводит к деградации дисфункциональных белков. Селективная аутофагия с помощью шаперона является жизненно важной частью системы контроля качества клеточного белка. Он необходим для гомеостаза белка ( протеостаз ) в нейронах и в механически напряженных клетках и тканях, таких как скелетные мышцы , сердце и легкие . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Компоненты и механизм

Селективный комплекс аутофагии с помощью шаперона содержит молекулярные шапероны HSPA8 и HSPB8 , а также Bag3 и Stub1 . ^{[ 2 ]} Cochaperone Bag3 играет жизненно важную роль в поддержании гомеостаза. BAG3 облегчает сотрудничество HSPA8 и HSPB8 во время распознавания неродных клиентских белков. HSPBS - это шапероны, которые взаимодействуют с неправильно свернутыми субстратами без необходимости АТФ, чтобы избежать агрегации. HSPB8 взаимодействует с другими HSPBS слабо и в основном образует гомодимеры. ^{[ 8 ]} Stub1 опосредует убиквитинирование клиента, связанного с шапероном, что вызывает рекрутирование адаптера аутофагического убиквитина SQSTM1 . Адаптер одновременно взаимодействует с убиквитинированными предшественниками мембраны клиента и аутофагосом, тем самым вызывая аутофагическое поглощение клиента. ^{[ 7 ]} Образование аутофагосом во время селективной аутофагии с помощью шаперона зависит от взаимодействия Bag3 с Synpo2 , которое запускает сотрудничество с VPS18 -содержащим белковым комплексом, который опосредует слияние предшественников аутофагосом мембраны. ^{[ 1 ]} Сформированные аутофагосомы, наконец, сливаются с лизосомами, что приводит к деградации клиента. Существует 5 основных компонентов для селективного комплекса аутофагии с помощью шаперона-молекулярные шапероны, рецепторы аутофагии, оборудование аутофагии, лизосомы и субстраты. Поврежденные и неправильно свернутые белки внутри клетки распознаются молекулярными шаперонами, которые впоследствии связываются с ними. Рецепторы присоединяются к субстратам, которые связаны с шаперонами. Это помогает подложке разлагаться. Селективные подложки аутофагии с помощью шаперона могут быть отправлены в определенные области, такие как агресомы для дополнительной обработки. ^{[ 8 ]} Агролесомы представляют собой вызванные стрессом тела Juxta-Nuclear включения, которые требуют интактной микротрубной сети для колокализовой неправильно свернутой белков, молекулярных шаперонов и компонентов UPS в Центре организации микротрубочек. ^{[ 8 ]} Селективная аутофагия с помощью шаперона зависит от образования гетеромерного комплекса. Это состоит из белков теплового шока и Bag3. Семейство сумков имеет 6 членов кокиперона, а BAG1 был идентифицирован как взаимодействие белков BCL-2, которое является антиапоптотическим белком. Активация HSF1 является основным механизмом, посредством которого тепловой удар, ингибирование протеасом, окислительное напряжение и другие стрессоры увеличивают экспрессию BAG3. ^{[ 8 ]}

Селективный комплекс аутофагии с помощью шаперона содержит молекулярные шапероны HSPA8 и HSPB8 , а также Bag3 и Stub1 . ^{[ 2 ]} BAG3 облегчает сотрудничество HSPA8 и HSPB8 во время распознавания неродных клиентских белков. Stub1 опосредует убиквитинирование клиента, связанного с шапероном, что вызывает рекрутирование адаптера аутофагического убиквитина SQSTM1 . Адаптер одновременно взаимодействует с убиквитинированными предшественниками мембраны клиента и аутофагосом, тем самым вызывая аутофагическое поглощение клиента. ^{[ 7 ]} Образование аутофагосом во время селективной аутофагии с помощью шаперона зависит от взаимодействия Bag3 с Synpo2 , которое запускает сотрудничество с VPS18 -содержащим белковым комплексом, который опосредует слияние предшественников аутофагосом мембраны. ^{[ 1 ]} Сформированные аутофагосомы, наконец, сливаются с лизосомами, что приводит к деградации клиента.

Клиенты и физиологическая роль

Белки, которые деградированы с помощью шаперона с помощью селективной аутофагии, включают патогенные формы белка хантингтина , которые вызывают болезнь Хантингтона . ^{[ 4 ]} Кроме того, экспрессия кокиперонового BAG3 активируется в старых нейрональных клетках, что коррелирует с повышенной необходимостью удаления окислительно поврежденных белков с помощью аутофагии. ^{[ 3 ]} Таким образом, селективная аутофагия с помощью шаперона необходима для протеостаза в нейронах .

В механически напряженных клетках и тканях селективная аутофагия с помощью шаперона опосредует деградацию актином белка, обработанного винового . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Механическое натяжение приводит к разворачиванию филамина, что приводит к распознаванию комплексом шаперона и аутофагической деградации поврежденных филамина. Это является предпосылкой для поддержания актинового цитоскелета в механически напряженных клетках и тканях. Нарушение селективной аутофагии с помощью шаперона у пациентов и на животных моделях вызывает мышечную дистрофию и кардиомиопатию . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Ульбрихт А., Эпплер Ф.Дж., Тапия В.Е., Ван Дер Вен П.Ф., Хэмп Н., Герш Н. и др. (Март 2013). «Клеточная механотрансдукция зависит от вызванной натяжением и аутофагией с помощью шаперона» . Текущая биология . 23 (5): 430–435. Bibcode : 2013cbio ... 23..430U . doi : 10.1016/j.cub.2013.01.064 . PMID 23434281 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Arndt V, Dick N, Tawo R, Dreiseidler M, Wenzel D, Hesse M, et al. (Январь 2010). «Селективная аутофагия с помощью шаперона необходима для поддержания мышц» . Текущая биология . 20 (2): 143–148. Bibcode : 2010cbio ... 20..143a . doi : 10.1016/j.cub.2009.11.022 . PMID 20060297 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Gamerdinger M, Hajieva P, Kaya AM, Wolfrum U, Hartl Fu, Behl C (апрель 2009 г.). «Контроль качества белка во время старения включает в себя рекрутирование пути макроавтофагии BAG3» . Embo Journal . 28 (7): 889–901. doi : 10.1038/emboj.2009.29 . PMC 2647772 . PMID 19229298 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Carra S, Seguin SJ, Landry J (февраль 2008 г.). «HSPB8 и BAG3: новый комплекс шаперона, нацеленный на неправильные свернутые белки на макроавтофагию» . Аутофагия . 4 (2): 237–239. doi : 10.4161/auto.5407 . PMID 18094623 .
^ Reggiori F, Klionsky DJ (февраль 2002 г.). «Аутофагия в эукариотической клетке» . Эукариотическая клетка . 1 (1): 11–21. doi : 10.1128/ec.01.1.11-21.2002 . PMC 118053 . PMID 12455967 .
^ Левин Б., Клионский диджей (апрель 2004 г.). «Развитие по самоугасению: молекулярные механизмы и биологические функции аутофагии» . Ячейка развития . 6 (4): 463–477. doi : 10.1016/s1534-5807 (04) 00099-1 . PMID 15068787 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Shaid S, Brandts CH, Serv H, Dikic I (январь 2013 г.). «Убиквитинирование и селективная аутофагия» . Гибель клеток и дифференциация . 20 (1): 21–30. doi : 10.1038/cdd.2012.72 . PMC 3524631 . PMID 22722335 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Tedesco B, Vendredy L, Timmerman V, Poletti A (июнь 2023 г.). «Селективная динамика комплекса аутофагии с помощью шаперона и дисфункции» . Аутофагия . 19 (6): 1619–1641. doi : 10.1080/15548627.2022.2160564 . PMC 10262806 . PMID 36594740 .
^ Selcen D, Muntoni F, Burton BK, Pegoraro E, Sewry C, Bite Av, Engel AG (январь 2009 г.). «Мутация в BAG3 вызывает тяжелую доминирующую мышечную дистрофию детского детства» . Анналы неврологии . 65 (1): 83–89. doi : 10.1002/ana.21553 . PMC 2639628 . PMID 19085932 .
^ Homma S, Iwasaki M, Shelton GD, Engvall E, Reed JC, Takayama S (сентябрь 2006 г.). «Дефицит BAG3 приводит к пульсинской миопатии и ранней летальности» . Американский журнал патологии . 169 (3): 761–773. doi : 10.2353/ajpath.2006.060250 . PMC 1698816 . PMID 16936253 .
^ Sarparanta J, Jonson PH, Golzio C, Sandell S, Luque H, Screen M, et al. (Февраль 2012 г.). «Мутации, влияющие на цитоплазматические функции коаперона DNAJB6, вызывают мышечную дистрофию с конечностями» . Природа генетика . 44 (4): 450–5. doi : 10.1038/ng.1103 . PMC 3315599 . PMID 22366786 .

[pmid23434281-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Ульбрихт А., Эпплер Ф.Дж., Тапия В.Е., Ван Дер Вен П.Ф., Хэмп Н., Герш Н. и др. (Март 2013). «Клеточная механотрансдукция зависит от вызванной натяжением и аутофагией с помощью шаперона» . Текущая биология . 23 (5): 430–435. Bibcode : 2013cbio ... 23..430U . doi : 10.1016/j.cub.2013.01.064 . PMID 23434281 .

[pmid20060297-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Arndt V, Dick N, Tawo R, Dreiseidler M, Wenzel D, Hesse M, et al. (Январь 2010). «Селективная аутофагия с помощью шаперона необходима для поддержания мышц» . Текущая биология . 20 (2): 143–148. Bibcode : 2010cbio ... 20..143a . doi : 10.1016/j.cub.2009.11.022 . PMID 20060297 .

[pmid19229298-3] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Gamerdinger M, Hajieva P, Kaya AM, Wolfrum U, Hartl Fu, Behl C (апрель 2009 г.). «Контроль качества белка во время старения включает в себя рекрутирование пути макроавтофагии BAG3» . Embo Journal . 28 (7): 889–901. doi : 10.1038/emboj.2009.29 . PMC 2647772 . PMID 19229298 .

[pmid18094623-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Carra S, Seguin SJ, Landry J (февраль 2008 г.). «HSPB8 и BAG3: новый комплекс шаперона, нацеленный на неправильные свернутые белки на макроавтофагию» . Аутофагия . 4 (2): 237–239. doi : 10.4161/auto.5407 . PMID 18094623 .

[pmid12455967-5] Reggiori F, Klionsky DJ (февраль 2002 г.). «Аутофагия в эукариотической клетке» . Эукариотическая клетка . 1 (1): 11–21. doi : 10.1128/ec.01.1.11-21.2002 . PMC 118053 . PMID 12455967 .

[pmid15068787-6] Левин Б., Клионский диджей (апрель 2004 г.). «Развитие по самоугасению: молекулярные механизмы и биологические функции аутофагии» . Ячейка развития . 6 (4): 463–477. doi : 10.1016/s1534-5807 (04) 00099-1 . PMID 15068787 .

[pmid22722335-7] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Shaid S, Brandts CH, Serv H, Dikic I (январь 2013 г.). «Убиквитинирование и селективная аутофагия» . Гибель клеток и дифференциация . 20 (1): 21–30. doi : 10.1038/cdd.2012.72 . PMC 3524631 . PMID 22722335 .

[Tedesco_2023-8] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Tedesco B, Vendredy L, Timmerman V, Poletti A (июнь 2023 г.). «Селективная динамика комплекса аутофагии с помощью шаперона и дисфункции» . Аутофагия . 19 (6): 1619–1641. doi : 10.1080/15548627.2022.2160564 . PMC 10262806 . PMID 36594740 .

[pmid19085932-9] Selcen D, Muntoni F, Burton BK, Pegoraro E, Sewry C, Bite Av, Engel AG (январь 2009 г.). «Мутация в BAG3 вызывает тяжелую доминирующую мышечную дистрофию детского детства» . Анналы неврологии . 65 (1): 83–89. doi : 10.1002/ana.21553 . PMC 2639628 . PMID 19085932 .

[pmid16936253-10] Homma S, Iwasaki M, Shelton GD, Engvall E, Reed JC, Takayama S (сентябрь 2006 г.). «Дефицит BAG3 приводит к пульсинской миопатии и ранней летальности» . Американский журнал патологии . 169 (3): 761–773. doi : 10.2353/ajpath.2006.060250 . PMC 1698816 . PMID 16936253 .

[pmid22366786-11] Sarparanta J, Jonson PH, Golzio C, Sandell S, Luque H, Screen M, et al. (Февраль 2012 г.). «Мутации, влияющие на цитоплазматические функции коаперона DNAJB6, вызывают мышечную дистрофию с конечностями» . Природа генетика . 44 (4): 450–5. doi : 10.1038/ng.1103 . PMC 3315599 . PMID 22366786 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]