ATG12–ATG5-ATG16L1 自噬 E3 样复合物对 LC3/GABARAP 蛋白诱导囊泡束缚和融合能力的影响,Cellular and Molecular Life Sciences

当前位置： X-MOL 学术 › Cell. Mol. Life Sci. › 论文详情

Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)

ATG12–ATG5-ATG16L1 自噬 E3 样复合物对 LC3/GABARAP 蛋白诱导囊泡束缚和融合能力的影响
Cellular and Molecular Life Sciences ( IF 6.2 ) Pub Date : 2023-02-02 , DOI: 10.1007/s00018-023-04704-z
Marina N Iriondo _{1,

2} , Asier Etxaniz _{1,

2} , Yaiza R Varela _{1,

2} , Uxue Ballesteros _{1,

2} , Melisa Lázaro ₃ , Mikel Valle ₃ , Dorotea Fracchiolla ₄ , Sascha Martens ₄ , L Ruth Montes _{1,

2} , Félix M Goñi _{1,

2} , Alicia Alonso _{1,

2}

Affiliation

在巨自噬中，自噬体 (AP) 吞噬部分细胞质以允许其溶酶体降解。人类 AP 的形成需要 ATG12 和 LC3/GABARAP 结合系统的协同作用。ATG12–ATG5-ATG16L1 或 E3 样复合物（简称 E3）充当泛素样 E3 酶，促进 LC3/GABARAP 蛋白锚定至 AP 膜。它们在 AP 扩展过程中的作用仍不清楚，部分原因是没有研究比较相同条件下六个 LC3/GABARAP 家族成员的作用，还因为完整的人类 E3 直到最近才可用。在本研究中，LC3/GABARAP 家族的六个成员的脂质化在 E3 存在和不存在的情况下进行了重构，并且研究了 E3 和 LC3/GABARAP 蛋白参与囊泡束缚和融合的机制。在没有 E3 的情况下，GABARAP 和 GABARAPL1 表现出最高的活性。在 LC3/GABARAP 蛋白中发现的差异表明存在脂化阈值，GABARAP 亚家族的脂化阈值较低，这是束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. GABARAP 和 GABARAPL1 表现出最高的活性。在 LC3/GABARAP 蛋白中发现的差异表明存在脂化阈值，GABARAP 亚家族的脂化阈值较低，这是束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. GABARAP 和 GABARAPL1 表现出最高的活性。在 LC3/GABARAP 蛋白中发现的差异表明存在脂化阈值，GABARAP 亚家族的脂化阈值较低，这是束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. 在 LC3/GABARAP 蛋白中发现的差异表明存在脂化阈值，GABARAP 亚家族的脂化阈值较低，这是束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. 在 LC3/GABARAP 蛋白中发现的差异表明存在脂化阈值，GABARAP 亚家族的脂化阈值较低，这是束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. 作为束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. 作为束缚和囊泡间脂质混合的必要条件。E3 增加并加速脂化和 LC3/GABARAP 促进的束缚。然而，E3 阻碍了 LC3/GABARAP 诱导囊泡间脂质混合或随后融合的能力，可能是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. 大概是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长. 大概是通过在囊泡表面形成刚性支架。我们的结果表明了一个 AP 扩展模型，其中生长区域将是所涉及的 LC3/GABARAP 蛋白在没有 E3 的情况下应该易于脂化的区域，否则当 E3 存在时，调节机制将允许囊泡掺入和吞噬细胞生长.

"点击查看英文标题和摘要"

Effect of ATG12–ATG5-ATG16L1 autophagy E3-like complex on the ability of LC3/GABARAP proteins to induce vesicle tethering and fusion

In macroautophagy, the autophagosome (AP) engulfs portions of cytoplasm to allow their lysosomal degradation. AP formation in humans requires the concerted action of the ATG12 and LC3/GABARAP conjugation systems. The ATG12–ATG5-ATG16L1 or E3-like complex (E3 for short) acts as a ubiquitin-like E3 enzyme, promoting LC3/GABARAP proteins anchoring to the AP membrane. Their role in the AP expansion process is still unclear, in part because there are no studies comparing six LC3/GABARAP family member roles under the same conditions, and also because the full human E3 was only recently available. In the present study, the lipidation of six members of the LC3/GABARAP family has been reconstituted in the presence and absence of E3, and the mechanisms by which E3 and LC3/GABARAP proteins participate in vesicle tethering and fusion have been investigated. In the absence of E3, GABARAP and GABARAPL1 showed the highest activities. Differences found within LC3/GABARAP proteins suggest the existence of a lipidation threshold, lower for the GABARAP subfamily, as a requisite for tethering and inter-vesicular lipid mixing. E3 increases and speeds up lipidation and LC3/GABARAP-promoted tethering. However, E3 hampers LC3/GABARAP capacity to induce inter-vesicular lipid mixing or subsequent fusion, presumably through the formation of a rigid scaffold on the vesicle surface. Our results suggest a model of AP expansion in which the growing regions would be areas where the LC3/GABARAP proteins involved should be susceptible to lipidation in the absence of E3, or else a regulatory mechanism would allow vesicle incorporation and phagophore growth when E3 is present.

更新日期：2023-02-04

点击分享查看原文

点击收藏

公开下载

阅读更多本刊新发论文本刊介绍/投稿指南