低氧下BNIP3翻译后修饰对线粒体自噬的调控作用

发布时间：2020-12-06 13:11

　　线粒体通过氧化磷酸化产生ATP为细胞供能,因此氧浓度的变化极易导致线粒体的功能紊乱。低氧条件下电子传递链因氧分子的缺乏而产生大量（reactive oxygen species,ROS）活性氧,并导致线粒体膜电位的降低,从而损伤线粒体。另一方面,低氧又能通过激活多种适应性反应来维持细胞内环境的稳态,保证机体功能的正常行使。线粒体自噬（mitophagy）便是一种重要的低氧适应性反应,是细胞通过自噬溶酶体途径特异性地清除受损或冗余线粒体的一种生物学现象。低氧条件下,线粒体自噬通过选择性地识别并降解损伤的线粒体,维持细胞氧化还原平衡,防止细胞进入死亡途径。在低氧调控线粒体自噬的机制研究中发现,一些线粒体膜蛋白能作为受体分子通过与自噬膜蛋白LC3结合介导自噬隔离膜对线粒体的识别,线粒体外膜蛋白BNIP3便是其中重要的一种受体分子。此外,BNIP3也是低氧诱导因子HIF-1的靶基因,受低氧调控。以往的研究揭示了低氧条件下BNIP3被转录上调进而激活线粒体自噬的分子机制。然而除了转录水平影响其对线粒体自噬调控之外,BNIP3翻译后修饰对线粒体自噬的调控目前知之甚少。在本研究中,我们首先发现低氧能... 

【文章来源】：军事科学院北京市

【文章页数】：84 页

【学位级别】：博士

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哺乳动物中线粒体自噬的调节途径

.3.1. BNIP3 的结构BNIP3 是一种定位于线粒体外膜的 BH3-only 蛋白，在其 C 端具有一个跨构域（transmembrane domain, TM, 164-184 aa.），使其能插入到线粒体外膜同于 Bcl-2 家族的绝大多数成员，TM 结构域在 BNIP3 介导的多种功能中发不可或缺的作用[36]。BNIP3 预测的分子量为 21.5 kDa，而在 SDS-PAGE 电常常在 30 kDa 和 60 kDa 处检测到 BNIP3 的表达，这种结果显示 BNIP3 自形成稳定的同源二聚体[33]。而 TM 结构域对于 BNIP3 形成同源二聚体不可，通过突变构建 TM 结构域缺失的 BNIP3 则导致其既不能形成同源二聚体能定位于线粒体[35]。之后多个实验室的研究证明缺失 TM 结构域不仅会导变的 BNIP3 失去线粒体去极化和细胞死亡的诱导活性，还能拮抗外源过表低氧/缺血下高表达的野生型 BNIP3 所介导的细胞死亡活性[37,38]。此外，在心肌细胞和 HL-1 心肌细胞株中的研究发现，缺失 TM 结构域也能完全抑NIP3 介导的自噬活性[38,39]。

军事科学院博士学位论文现，在 CHX 处理细胞时 BNIP3 的蛋白表达量显著被降低（图 3.2A, B）。鉴于CHX 的作用是抑制新蛋白的合成，常用于对快速降解蛋白的检测，因此我们推测 BNIP3 可能通过泛素-蛋白酶体途径被降解。随后，我们通过蛋白酶体抑制剂MG132 处理细胞，发现常氧或低氧下 BNIP3 均能被 MG132 所积累（图 3.2C）。上述实验结果提示，BNIP3 能经泛素-蛋白酶体途径被快速降解。


本文编号：2901432