HECT類泛素連接酶Smurf1對Wolfram綜合征致病分子WFS1穩(wěn)定性調(diào)控機(jī)制研究.pdf

1、泛素-蛋白酶體降解途徑是真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)質(zhì)量及穩(wěn)定性控制過程中最重要的蛋白質(zhì)降解途徑,泛素連接酶(E3)在蛋白質(zhì)的降解過程中發(fā)揮底物識別的功能,決定了反應(yīng)的特異性。按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn),泛素連接酶主要分為兩類:RING鋅指類以及HECT類泛素連接酶。Smurf1是HECT類泛素連接酶Nedd4家族成員,通過識別并降解其底物Smad1/5、TGFDR、RhoA、MEKK2、Prickle1以及JunB在調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育、細(xì)胞極性、骨穩(wěn)態(tài)過程中起到了重

2、要的作用。在兩種不同的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)劑處理細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)Smurfl蛋白酶體依賴的降解,提示Smurf1可能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮功能。接著我們鑒定了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白WFS1是Smurf1特異的底物分子。
　　 1938年Wolfram首次報(bào)道了一種常染色體隱性遺傳病,命名為Wolfram綜合征(DIDMOAD Diabetes Insipidus,Diabetes Mellitus,Optic Atrophy,a

3、nd Deafness),其臨床癥狀主要為遺傳性少年型糖尿病、視神經(jīng)萎縮、聽神經(jīng)損傷、糖尿病等。1998年首次發(fā)現(xiàn)WFS1是導(dǎo)致Wolfram綜合征的致病基因,WFS1基因突變是引起Wolfram綜合征的主要原因。WFS1是定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的九次跨膜蛋白,通過增強(qiáng)泛素連接酶HRD1的穩(wěn)定性,募集未折疊蛋白應(yīng)答(UPR)中重要的轉(zhuǎn)錄因子ATF6形成復(fù)合體,促進(jìn)ATF6的蛋白酶體降解,從而發(fā)揮負(fù)調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路的功能。WFS1敲除小鼠表現(xiàn)為葡

4、萄糖代謝紊亂,胰島素分泌缺陷以及胰島B細(xì)胞凋亡。因此,WFS1在維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的過程中發(fā)揮重要作用。但是到目前為止,對于WFS1穩(wěn)定性控制的研究還非常不清楚。
　　 我們的研究發(fā)現(xiàn),Smurf1可以在體內(nèi)結(jié)合Wolfram,且二者的相互作用是不依賴其E3活性的。WFS1的N端以及C端都能夠介導(dǎo)與Smurf1的相互作用。RNA干擾實(shí)驗(yàn)表明,在敲低內(nèi)源Smurf1蛋白的情況下,WFS1蛋白水平發(fā)生明顯上調(diào)。過表達(dá)Smurf1促

5、進(jìn)WFS1的多聚泛素化修飾及蛋白酶體介導(dǎo)的降解。通過降解實(shí)驗(yàn)證明,Smurf1對WFS1的降解依賴于其C端667-700aa,缺失該區(qū)域的截短突變體WFS1-648X、WFS1-Y660X、WFS1-Q667X拮抗了Smurrf1的降解調(diào)控,半衰期明顯長于野生型WFS1。敲低Smurf1能夠引起ATF6下調(diào),過表達(dá)Smurf1增強(qiáng)對WFS1的降解,從而導(dǎo)致ATF6蛋白水平上升,過度激活其下游靶基因CHOP的表達(dá)。
　　 綜上所述