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Oct 21, 2023

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Scientific Reports volume 13、記事番号: 13609 (2023) この記事を引用 220 アクセス 1 Altmetric Metrics の詳細 膜輸送、脂質恒常性、

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13609 (2023) この記事を引用

220 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

膜輸送、脂質恒常性、細胞質分裂、ミトコンドリアの位置決め、細胞運動性などの多様な細胞プロセスは、Sec7 ドメインのグアニンヌクレオチド交換因子 GBF1 に大きく依存しています。 しかし、特定の細胞機能への GBF1 の関与がどのように調節されているかは不明です。 今回我々は、GBF1のN末端ドメイン内の特定の高度に保存されたセリン残基およびチロシン残基のリン酸化が、ゴルジ体の恒常性維持および分泌促進における機能と細胞質分裂における役割を異なって調節していることを示す。 具体的には、安定にリン酸化される S233、S371、Y377、Y515 を模倣する単一アミノ酸置換を含む GBF1 変異体、またはリン酸化できない S233A 変異体は、ゴルジ構造を完全に維持し、分泌経路を通る貨物輸送をサポートすることができます。複数の機能アッセイ。 しかし、同じ変異体が細胞内で発現すると多核形成を引き起こし、有糸分裂による進行と細胞質分裂の架橋の分解を阻害すると考えられます。 したがって、GBF1は、ゴルジ体の恒常性と分泌を媒介するときと、細胞質分裂を促進するときに異なる相互作用ネットワークに参加し、そのようなネットワークへのGBF1の組み込みは、特定のGBF1残基のリン酸化によって示差的に制御される。

細胞の恒常性は、内部および外部の合図に応じてさまざまなプロセスに関与し調整する、厳密に制御された回路に依存しています。 細胞の代謝、遺伝、生理学的/生化学的状態の統合は継続的に監視され、システム全体の同期のために相互に中継されます。 プロセスが時間と空間で確実に調整されるように、独自のチェックポイントと制御メカニズムが進化しました。 多くの異なる区画で構成される分泌経路は、膜の代償性順行性およびリサイクル交通を確保し、タンパク質を選択して継続的な輸送を確保するために厳密に制御されています。

分泌経路の主要な調節因子の 1 つは、ER-ゴルジ界面でのトラフィックを促進する Arf スーパーファミリーの小型 GTPase です1、2、3、4、5。 Arfは、七量体コートマーコート複合体をゴルジ膜に動員して、タンパク質と膜をゴルジからER6、7、8、9にリサイクルするCOPI小胞を形成するために不可欠です。 すべての Arf は GDP 結合状態と GTP 結合状態の間を循環し、GTP 結合（活性）状態にある場合にのみ機能し、膜に結合します10。 GDP/GTP 交換は速度論的に好ましくなく (偽の Arf 活性化を防ぐために)、GDP の置換を触媒する酵素、グアニンヌクレオチド交換因子 (GEF) を必要とし、これにより活性化 GTP の Arf への結合を可能にします。 COPI小胞形成に関与するGEFは、ゴルジ特異的ブレフェルジンA抵抗因子1（GBF1）であり、ER出口部位、ER-ゴルジ中間コンパートメント（ERGIC）およびゴルジ11を含むER-ゴルジ界面のコンパートメントに局在します。 12. GBF1 は、分泌経路の構造と機能を維持するために必要な Arfs を活性化するために絶対に不可欠であり、ブレフェルディン A (BFA) 真菌代謝物による GBF1 活性の破壊、または RNAi による細胞 GBF1 の枯渇は、ゴルジ体の ER への崩壊を引き起こし、細胞の増殖を阻害します。分泌11、13、14、15、16。

GBF1 は、ゴルジ体の恒常性と分泌輸送におけるよく特徴づけられた役割に加えて、ゴルジ体から空間的に離れた他の多数の細胞事象にも関与しているようです。 GBF1 は、活発に移動する神経膠芽腫細胞および走化性好中球の細胞膜の先端を標的とし、その触媒活性は、Rac1 によって促進される皮質アクチンリモデリングが関与するプロセスにおける方向性運動性の維持に不可欠です 17,18。 GBF1 は、おそらく GBF1 と ATGL20 の間の直接相互作用を通じて ATGL (脂肪トリグリセリドリパーゼ) の LD への送達を促進することにより、脂肪滴 (LD) 形成と細胞のトリアシルグリセロール含有量を負に制御します 19。 GBF1 を介した LD 恒常性の制御は、デング熱ウイルスなどのウイルスの複製の成功をサポートするために重要であると考えられます 21。 GBF1 はまた、ミトコンドリア膜タンパク質 MIRO と相互作用して、細胞質ダイニンモーターとの相互作用を調節し、それによってミトコンドリアの位置を調節するだけでなく、まだ特徴付けられていないメカニズムを通じてミトコンドリア内のクリステ構造に影響を与えます 22。 ミトコンドリアの位置決めにおける機能は、線虫および哺乳動物細胞における GBF1 除去によって引き起こされる類似の表現型によって示されるように、進化において保存されています 23。 さらに、GBF1 は、GBF128 の酵母オルソログである Gea1 の 1 コピーが欠失した S. pombe で以前に記載された隔壁欠損を裏付ける形で、哺乳類細胞の有糸分裂中のまだ理解されていない機能に関与していることが示唆されています 24,25,26,27。 有糸分裂中の哺乳動物細胞では、後期後期および終期初期に GBF1 の S292 および S297 が CK2 によってリン酸化されるため、リン酸化された GBF1 は細胞質分裂橋のフレミング小体に局在すると考えられます。 S292/297 でリン酸化された GBF1 は終期後期に分解されますが、GBF1 の全体的な細胞レベルは変化せず、GBF1 のごく一部のみが S292 および S297 でリン酸化され、その後分解されることを示唆しています。 S292A および S297A を発現させることでリン酸化と分解を防ぐと、細胞に有糸分裂欠陥が生じ、有糸分裂後期にゴルジ要素が正しく合体しなくなります。 S292A/S297A を発現する細胞では、細胞質分裂架橋が不安定になり、その結果、架橋が崩壊し、二核細胞が形成されます 26。