Frontiers BAG5 сприяє утворенню олігомерів альфа-синуклеїну та функціонально взаємодіє з
Молекулярна медицина
Ця стаття є частиною Теми дослідження
Внутрішньоклітинні механізми обробки α-синуклеїну Переглянути всі 11 статей
Редаговано
Переможець Beate
Університет Ерлангена, Нюрнберг, Німеччина
Переглянуто
Арун Упадхяй
Медична школа Фейнберга, Північно-Західний університет, США
Крістіан Бель
Університет Йоганнеса Гутенберга, Майнц, Німеччина
Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.
- Завантажити статтю
- Завантажте PDF
- ReadCube
- EPUB
- XML (NLM)
- Додаткові
Матеріал
- Експортне посилання
- EndNote
- Довідковий менеджер
- Простий текстовий файл
- BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА
Короткий звіт про дослідження СТАТТЯ
- 1 Кафедра лабораторної медицини та патобіології, Університет Торонто, Торонто, Онтаріо, Канада
- 2 Відділ генетики та розвитку, Кремлівський науково-дослідний інститут, Торонто, Онтаріо, Канада
- 3 Неврологічний відділ, Медичний факультет, Університет Торонто, Торонто, Онтаріо, Канада
- 4 Відділ нейрохірургії, Кафедра хірургії, Університет Торонто, Торонто, Онтаріо, Канада
Молекулярні шаперони мають вирішальне значення для підтримання внутрішньоклітинного протеостазу і було показано, що вони виконують захисну роль проти опосередкованої альфа-синуклеїном токсичності. Білки ко-шаперону регулюють активність молекулярних шаперонів і підключають мережу шаперонів до деградації білка та шляхів загибелі клітин. Атаноген 5, пов’язаний з Bcl-2 (BAG5), є ко-шапероном, який модулює протеостаз, пригнічуючи активність білка теплового удару 70 (Hsp70) та кількох лібіз убиквітину E3, що призводить до посиленої нейродегенерації на моделях хвороби Паркінсона (PD). Тут ми ідентифікуємо нову взаємодію між BAG5 та p62/секвестосомою-1 (SQSTM1), припускаючи, що BAG5 може мостувати мережу шаперонів до деградації білка, опосередкованої аутофагією. Ми виявили, що BAG5 посилював утворення патогенних олігомерів альфа-синуклеїну та регулював рівні та субклітинний розподіл p62. Ці результати розширюють роль BAG5 у переробці альфа-синуклеїну та внутрішньоклітинному протеостазі.
Вступ
Хвороба Паркінсона (БП) - невиліковна нейродегенеративна хвороба, яка вражає 1–2% населення віком старше 60 років (Kalia and Lang, 2015). PD характеризується значною втратою дофамінергічних нейронів в межах substantia nigra pars compacta, а також наявністю тіл Леві (LBs), внутрішньоклітинних включень, що складаються здебільшого з агрегованого альфа-синуклеїну (Kalia et al., 2013). Хоча точні механізми все ще невідомі, олігомерні види альфа-синуклеїну, як вважають, сприяють загибелі клітин, що спостерігаються при БД, та інших захворюваннях, пов'язаних з ЛБ, включаючи деменцію з ЛБ, множинну атрофію системи та хворобу Альцгеймера (Kim et al., 2014).
Різні фактори модулюють переробку та агрегацію альфа-синуклеїну, включаючи молекулярні шаперони. Шаперони служать для складання зароджуваних білків, повторного складання неправильно складених білків або спрямування неправильно складених білків на деградацію за допомогою системи убиквітин-протеасома (UPS) або шляху лізосоми аутофагії (ALP) (Friesen et al., 2017). Білок теплового шоку 70 (Hsp70) - це шаперон, який, як було показано, бере участь в обробці альфа-синуклеїну і переважно зв’язується з фібрилами альфа-синуклеїну (Aprile et al., 2017). Hsp70 може знизити рівень неправильно складеного та агрегованого альфа-синуклеїну та захистити від опосередкованої альфа-синуклеїном токсичності (Auluck et al., 2002; Klucken et al., 2004; Dedmon et al., 2005; Flower et al., 2005; Хуанг та ін., 2006).
BAG5 є унікальним серед супутників BAG тим, що містить п’ять доменів BAG, а не один. BAG5 взаємодіє з Hsp70 і пригнічує його складчасту активність (Kalia et al., 2004). BAG5 також взаємодіє і пригнічує активність убиквітину Е3-лігази паркіну та С-кінцевого взаємодіючого білка Hsp70 (CHIP) (Kalia et al., 2004, 2011). Інгібування Hsp70, паркіну та CHIP BAG5 порушує протеостаз, мітофагію (De Snoo et al., 2019) та сприяє утворенню альфа-синуклеїнових олігомерів, а також інших білкових агрегатів, які сприяють загибелі нейронів (Kalia et al. al., 2013). Відповідно до цих висновків було встановлено, що BAG5 сприяє загибелі дофамінергічного нейрону в чорній субстанції на моделях гризунів PD (Kalia et al., 2004) та взаємодіє з іншими білками, що мають відношення до PD, включаючи LRRK2, PINK1 та DJ-1 (Beilina et al. ., 2014; Wang et al., 2014; Qin et al., 2017; Tan et al., 2019; De Snoo et al., 2019).
Враховуючи, що BAG5 негативно регулює множинні клітинні захисні механізми, що включають внутрішньоклітинну обробку альфа-синуклеїну, ми хотіли додатково дослідити молекулярні шляхи, в яких BAG5 може функціонувати, щоб просунути наше розуміння BAG5 як потенційного модулятора синуклеїнопатій. Тому ми використовували екран масової спектроскопії для пошуку потенційних BAG5 взаємодіючих білків. Тут ми ідентифікуємо та підтверджуємо функціональну взаємодію між BAG5 та p62, білком з важливими функціями в ALP (Gamerdinger et al., 2009), який раніше був захищений від патології альфа-синуклеїну (Tanji et al., 2015). Потім ми оцінюємо вплив BAG5 і p62 на рівні олігомерів альфа-синуклеїну і виявляємо, що BAG5 може посилити утворення олігомерів, а також регулювати рівні p62 і субклітинний розподіл.
Матеріали і методи
Культура клітин
Клітини H4 і HEK293 культивували у модифікованому середовищі орлиного дубля (DMEM, Gibco), доповненому 10% фетальною бичачою сироваткою (Gibco), 1% антибіотиком/антимікотиком (Gibco) та інкубували при 37 ° C з 5% CO2. Клітини H4 вирощували виключно на клітинах + планшетах (Sarstedt, Inc.).
Генерація стабільних клітинних ліній
Клітини нейрогліоми дикого типу H4 стабільно трансфікували плазмідами GFP, GFP-BAG5 або GFP-BAG5DARA з використанням ліпофектаміну 2000 (Thermo Fisher Scientific) відповідно до протоколу виробника. Плазміди GFP-BAG5 та GFP-BAG5DARA спочатку були розроблені Kalia та співавт. (2004) шляхом вставки BAG5 і BAG5DARA в плазміду pEGFP-C1 (Clontech, U55763), яка містить N-кінцеву мітку GFP і ген еукаріотичної стійкості G418. Через 24 години після трансфекції клітини інкубували в селекційному середовищі, що містить 700 мкг/мл G418, протягом 14 днів. Колонії клітин, які досягли розміру 100–200 клітин, оцінювали на предмет включення GFP-трансгену за допомогою флуоресцентної мікроскопії. Ті колонії, які стабільно експресують трансген, переносили в 96-лункові планшети і розмножували для подальшої характеристики експресії трансгену.