|
内质网伴侣蛋白Calreticulin协同自噬途径负反馈调节细胞应激反应：肥胖发病的新机制  研究进展： 内质网（endoplasmic reticulum，ER）是存在于真核生物中的一个重要细胞器，参与胞内物质运输，是内分泌蛋白和膜蛋白翻译、合成、折叠、修饰的主要场所和细胞内Ca2 的储存场所，也具有调节细胞应激反应的生物学作用。内质网作为蛋白质加工的场所，其稳态对于维持蛋白质代谢平衡有至关重要的作用。 内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）是细胞的一种适应性机制。当机体存在缺血缺氧、营养物质缺乏、药物或毒素等情况时，内质网摄取和释放钙离子紊乱或蛋白质不折叠或错误折叠的状态。根据诱因的不同，ERS可以分为三种：未折叠蛋白应答（unfolded protein response，UPR）、内质网过度负荷反应（ER overload response）和固醇调节元件结合蛋白（sterol regulatory element binding protein）通路调节反应，其中有关UPR的研究最为深入。内质网内未折叠或错误折叠的蛋白质的过度滞留会引起内质网应激。肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病、脂质代谢异常等多种代谢性疾病的发生和进展就与这种持续高水平内质网应激密切相关。因此，维持蛋白质稳态，降低内质网应激水平可作为代谢性疾病的潜在治疗靶点。 细胞自噬（autophagy）一词来自希腊单词auto-，意思是“自己的”，以及phagein，意思是“吃”。所以，细胞自噬的意思就是“吃掉自己”。真核生物的自噬过程呈现出高度的保守性。在胞内物质周转过程中，一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后，送入溶酶体（动物）或液泡（酵母和植物）中进行降解并得以循环利用。细胞自噬主要有三种形式：微自噬（microautophagy）、巨自噬（macroautophagy）和分子伴侣介导的自噬 （chaperone-mediated autophagy，CMA）。分子伴侣在其中所起的作用是在胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，并最终在组装完成后与之分离。它们不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份。自噬作为细胞清除内质网错误折叠蛋白的重要途径之一，其与内质网应激的相互作用及其分子机制目前尚不清楚。 我国科学家近期在国际学术期刊《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）在线发表了的相关成果。该研究通过动物实验和细胞实验首次发现一种内质网分子伴侣——钙网蛋白（Calreticulin）通过增强细胞自噬途径来降解错误折叠蛋白质，缓解内质网应激。这一调控机制的发现为分子伴侣蛋白维持细胞内稳态的作用和机制提供了新认识。 研究人员在衣霉素（tunicamycin）诱导的内质网应激动物模型及细胞模型中发现内质网伴侣蛋白Calreticulin表达上调，同时伴随细胞自噬水平增强。通过保守区域一级序列预测及蛋白质免疫共沉淀（Co-IP）实验证实Calreticulin可与自噬关键蛋白LC3相互作用，并确定了其与LC3相互作用的位点。在自噬的研究中，LC3是一个重要的标志物。LC3是自噬标志物，自噬形成时，胞浆型LC3（即LC3-Ⅰ）会酶解掉一小段多肽，转变为（自噬体）膜型（即LC3-Ⅱ），LC3-Ⅱ/Ⅰ比值的大小可估计自噬水平的高低。在药物诱导的内质网应激条件下，Calreticulin和LC3的相互作用增强。在HeLa细胞中过表达Calreticulin可使细胞自噬水平增强，同时药物诱导的内质网应激得到缓解；而通过shRNA敲减Calreticulin则导致内质网应激条件下自噬无法有效激活，进一步加剧了内质网应激水平。这些结果揭示了内质网分子伴侣Calreticulin通过激活自噬缓解内质网应激的分子机制，为治疗相关代谢性疾病提供了新的思路和策略。 在ERS条件下，Calreticulin受UPR的诱导表达上调，高表达的Calreticulin通过保守的LIR（LC3 interaction region）基序与自噬相关蛋白LC3相互作用，激活细胞自噬途径，从而降解累积的异常折叠蛋白，缓解细胞应激水平。该研究表明激活Calreticulin-自噬途径可能会成为治疗内质网应激及相关代谢疾病的新策略和靶点。 参见原文：Yang Y, Ma F, Liu Z, et al. The ER-localized Ca2 -binding protein calreticulin couples ER stress to autophagy by associating with microtubule-associated protein 1A/1B light chain 3[J]. J Biol Chem, 2018, 14, pii: jbc. RA118.005166. （车芸华/编译）  图1 内质网伴侣蛋白-自噬途径负反馈调节内质网应激反应
|
|
|
