Regulació autofàgica: rnf2 objectius ambra1 | investigació cel·lular

Regulació autofàgica: rnf2 objectius ambra1 | investigació cel·lular

Anonim

Temes

  • Autofagia
  • Senyalització de nutrients
  • Ligases de la ubiquitina

El complex I de fosfatidilinositol 3-cinasa (complex I de PI3K) és un regulador crucial de l’autofagia, que conté Beclin 1 (o ATG6), ATG14L, VPS34 (o la classe 3 fosfatidilinositol 3-cinasa i el seu adaptador VPS15) i AMBRA1, i controla formació autofagosoma. En un article publicat recentment a Cell Research , Xia et al . denuncien que durant la privació de nutrients la ubiquitina E3 lligasa RNF2 es recluta al complex I de PI3K i ubiquitina AMBRA1 per desencadenar la seva degradació i regular la autofagia.

La macroautofagia (en endavant anomenada autofagia) és una via de degradació lisosòmica dels components citoplasmàtics 1 . La via ubiquitina-proteasoma també és crítica durant el procés d’autofagia. La formació d’autofagosomes (vacúols units a doble membrana que segresten la càrrega a granel o d’una manera selectiva abans del seu lliurament al compartiment lisosòmic) depèn de l’activitat similar a la ubiqüitinació 2 . La retirada selectiva de la càrrega (per exemple, agregats proteics, orgànuls) per autofagia depèn en molts casos de la ubiqüitació de la càrrega 3 . Estudis recents també indiquen que la ubiqüitinació regula l’activitat de les proteïnes autofagògiques que formen autofagosomes 4 .

La formació d’autofagosomes depèn de les proteïnes ATG (relacionades amb l’autofagia) evolutivament conservades inicialment identificades en el llevat 2 . Aquestes proteïnes funcionen en complexos o mòduls funcionals en una membrana coneguda com el fagòfor que madura a l’autofagosoma mitjançant etapes d’inici, allargament i segellat. El complex I de fosfatidilinositol 3-fosfat kinasa (complex I de PI3K) té un paper clau en el pas d’inici. En aquest complex, Beclin 1 (l’homòleg mamífer del llevat ATG6) interactua amb ATG14L, AMBRA1 i la classe III PI3K o VPS34 2 (figura 1). L’activitat d’aquest complex, que produeix el fosfatidilinositol 3-fosfat lipidic (PI3P), és crucial per a la contractació d’ATG, que es necessita per a l’allargament i el segellament de la membrana autofagosòmica.

Image

Paper del RNF2 i del WASH durant la formació d’autofagomes. En estimular-se autòfagament per privació de nutrients, Beclin 1 forma un complex amb VPS34 i el seu adaptador VPS15, ATG14L i AMBRA1. En aquest complex, Beclin 1 és K63-poliubiquitylated (cercles verds) per la lliga E3 AMBRA1 per activar la producció de PI3P per VPS34. La producció de PI3P al fagòfor recruta proteïnes WIPI per desencadenar la maquinària ATG per allargar i segellar la membrana per formar un autofagosoma. Després de la inducció de l’autofàgia, es recluta WASH i RNF2 per regularitzar la via d’autofàgia inhibint l’activitat del VPS34. WASH regula negativament l’autofàgia mitjançant la supressió de la poliubiquitinació lligada a Beclin 1 K63, mentre que RNF2 es recluta al complex a través del interactor Beclin 1 WASH. RNF2 catalitza la poliubiquitinació lligada a K48 (cercles taronja) de AMBRA1 per mediar la seva degradació proteasomal.

Imatge a mida completa

Recentment, Xia i els seus companys 5 demostren que el RNF2 (també anomenat Ring1B) regula la formació d’autofagosomes en resposta a la fam de nutrients mitjançant la influència de la ubiqüitinació d’AMBRA1. RNF2 és un membre de la família de lligazes E3-ubiquitina de domini RING 6 . En una sèrie d’experiments que van incloure pantalles de dos híbrids amb RNF2 com a esquer, Xia i els seus col·legues 5 van demostrar que RNF2 interacciona amb AMBRA1 i que aquesta interacció es millora a partir de l’estimulació autòfaga en cèl·lules cultivades en absència de sèrum i aminoàcids. La supressió de la RNF2 estimula fortament l’autofàgia en resposta a la fam, mentre que la restauració de RNF2 en els fibroblasts RNF2 / / mouse (EMF) redueix l’autofàgia. Un mutant RNF2 sense activitat de lligase E3 no deteriora l’autofàgia en els MEFs RNF2 - / - . Els autors van demostrar a més que RNF2 regula la autofagia promovent la degradació de l'AMBRA1. RNF2 catalitza la polubiquitinació KB relacionada amb AMBRA1 que media la seva degradació proteasomal. El lloc crucial per a la poliubiquitinació lligada a AMBRA1 K48 és la lisina 45 i un mutant K45R AMBRA1 no és sensible a la ubiqüitinació mediada per RNF2 i és capaç de mantenir l'activitat de VPS34 i l'autofagia. La Beclin 1 existeix en diferents complexos implicats en diferents passos de la via autofàgica 2 . En l'estudi actual, els autors van demostrar que RNF2 està associat amb el complex PI3K 1 amb Beclin 1 ATG14 i AMBRA1, un complex implicat en la fase inicial de la formació de autofagomes. Curiosament, en absència de RNF2, es millora l’associació de Beclin 1 amb VPS34 al complex PI3K 1.

Recentment, el grup de Fan va informar que AMBRA1-DDB1-CUL4A és la lligasa E3 que media la ubiqüitinació lligada a K63 de Beclin 1 per millorar la seva unió a VPS34 en resposta a la fam 7 . En el present estudi 5, el grup va demostrar que la ubiqüitinació lligada a K63 de Beclin 1 està inhibida pel RNF2. Una pantalla va identificar WASH com un interactor de RNF2. WASH forma part d’un complex que promou la polimerització d’actina per facilitar l’ordenació 8 de proteïnes endosòmiques i s’ha demostrat recentment que interacciona amb Beclin 1 i que s’associa a la membrana autofagosomal 7 . Aquesta interacció deteriora la polubiquitinació K63 mediada per AMBRA1 de Beclin 1. WASH recluta RNF2 a AMBRA1 i el complex PI3K 1 en resposta a la fam. L'absència de WASH aboleix la polubiquitinació lligada a K48 d'AMBRA1. A més, la sobreexpressió WASH deteriora parcialment la interacció d’AMBRA1 amb Beclin1 per bloquejar la seva poliubiquitinació lligada a K63 7 . L’estudi de Xia et al . revela una nova capa de regulació: WASH recluta RNF2 per promoure la degradació d'AMBRA1 per deteriorar la ubiquitinació Beclin 1 5 . Aquest treball apunta al complex paper de la ubiqüitinació en la regulació de l’etapa primerenca de l’autofàgia amb un equilibri entre l’activació de polubiquitinació K63 relacionada amb Beclin 1 i la poliubiquitinació inhibida per K48 d’AMBRA1. Aquestes modificacions posteriors a la traducció depenen de l’activitat de dues lligases E3, AMBRA1 i RNF2. Aquest estudi també destaca la importància de l’AMBRA1 en l’estabilització de proteïnes implicades en l’etapa primerenca de la formació d’autofagosomes mitjançant la seva activitat de lligasa E3 amb DDB1-CUL4A per millorar l’associació Beclin 1 amb VPS34 7 i amb TRAF6 per estabilitzar ULK1, que actua en un complex aigües amunt. del complex PI3K 1 en autofagia 9 . Finalment, l’estudi de Xia et al . destaca que l’autofàgia s’ha de regular amb rigor per evitar efectes perjudicials sobre l’homeòstasi cel·lular.

El present estudi planteja diverses qüestions sobre com i quan es recluten WASH i RNF2 per regular l’autofagia en resposta a la fam. Recentment s’ha demostrat que WASH és un modulador positiu de la biogènesi autofagosoma en cèl·lules de mamífers mitjançant la regulació del tràfic endosòmic d’ATG9A 10 . En conjunt, aquestes troballes suggereixen que el paper de WASH en l’autofàgia depèn de la seva localització subcel·lular i dels seus socis a les membranes intracel·lulars.