本文關鍵詞： 自噬 Beclin-1 cross talk Ⅰ型干擾素 泛素化　出處：《中山大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：細胞自噬是真核細胞內(nèi)一套高度保守的降解系統(tǒng),它能夠清除毒害性質(zhì)的蛋白堆積物、衰老的線粒體以及侵染機體的病原微生物。根據(jù)其類型,自噬可以劃分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬三種形式。巨自噬,也就是常規(guī)意義上的自噬,它會形成雙層膜結構包裹底物的自噬體,隨后自噬體與溶酶體進行融合,在溶酶體中酸性水解酶的作用下將底物降解。在哺乳動物細胞中,一系列與酵母同源的自噬相關蛋白(ATG)組裝成自噬復合體精細操控自噬的過程。自噬在細胞和生理水平的生物學過程中都發(fā)揮至關重要的作用,此外,自噬相關蛋白不但在自噬過程中起作用,而且還參與免疫反應的調(diào)節(jié),例如:炎癥、抗病毒反應、抗原加工和抗原遞呈。自噬的主要激活劑能夠抑制m TOR(mammalian target of rapamycin)信號從而啟動自噬。m TOR信號通路中的關鍵受體m TORC1復合體抑制ULK1、ATG13、ATG101和FIP200組成的ULK1復合體的活性;而誘導細胞自噬的各種信號能夠通過抑制m TORC1的活性,從而激活ULK1復合體,造成自噬的啟動,進一步激活下游的Beclin-1復合體。Beclin-1復合體由Beclin-1、VPS34、VPS15以及ATG14L組成。Beclin-1復合體的活化導致VPS34催化產(chǎn)生磷脂酰肌醇3磷酸,后者對于自噬體的膜的成核是必需的。除此之外,在葡萄糖缺失的饑餓條件下,AMPK可以直接磷酸化Beclin-1從而激活VPS34。Beclin-1是激活VPS34活性進而引發(fā)自噬過程的信號中心�；贐eclin-1在細胞自噬中的核心地位,研究Beclin-1的翻譯后水平的調(diào)控顯得尤為重要。以往對Beclin-1的研究都集中在磷酸化修飾,對于Beclin-1的泛素化修飾,我們目前還知之甚少。泛素(ubiquitin)是具有76個氨基酸的高度保守序列的多肽,它們主要在一系列泛素連接酶(E1,E2和E3)的作用下,通過一個或者多個賴氨酸殘基連接到蛋白上,從而形成泛素鏈。泛素化與去泛素化調(diào)控蛋白質(zhì)的多種生物學功能,包括蛋白質(zhì)的降解、DNA修復、染色質(zhì)重排、細胞周期調(diào)控、內(nèi)吞和激活級聯(lián)信號通路等。最近的研究揭示泛素化修飾參與了自噬信號通路的調(diào)控。例如,TRAF6通過介導Beclin-1的K63連接的泛素化抑制Beclin-1與Bcl-2的相互作用;TRAF6還可以和AMBRA1協(xié)同作用,通過介導ULK1的K63泛素化,促進ULK1的寡聚化和穩(wěn)定。此外,最新的一項研究通過大規(guī)模的si RNA篩選系統(tǒng),揭示了將近一半的TRIM蛋白參與自噬的激活,它們能夠與自噬相關蛋白相互作用,為ULK1和Beclin-1的組裝提供平臺;并且該課題組還鑒定出TRIM5α能夠作為一個選擇性自噬受體,直接靶向病毒核衣殼蛋白,將后者運輸?shù)阶允扇苊阁w進行降解。隨著研究的深入,泛素化修飾對細胞自噬的調(diào)控網(wǎng)絡逐漸顯現(xiàn),但是自噬核心分子的具體泛素化模式和調(diào)控作用還有待于進一步闡明�？紤]到泛素化修飾涉及細胞中自噬的調(diào)控,我們猜想細胞需要一些去泛素化酶蛋白參與細胞自噬的調(diào)節(jié)。在本項研究中,我們成功篩選出USP19作為一個去泛素化酶蛋白正調(diào)控自噬過程,并且對USP19在自噬和抗病毒反應中的cross talk進行了系統(tǒng)研究,其主要結果如下:1、篩選和鑒定了USP19的促進細胞自噬的功能。我們通過對去泛素化酶蛋白家族的篩選,發(fā)現(xiàn)USP19作為一個正調(diào)控因子參與自噬過程,并通過一系列實驗確認了USP19的促進細胞自噬的功能。2、USP19能夠結合Beclin-1分子。過量表達和內(nèi)源性實驗都證明了USP19能夠與Beclin-1相互作用,而且這種相互作用的強度隨著自噬過程的啟動而增加。3、USP19促進Beclin-1蛋白的穩(wěn)定性。USP19可以特異性地參與Beclin-1復合體中Beclin-1穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。USP19通過一種不依賴USP13的方式抑制Beclin-1通過蛋白酶體途徑的降解,并且USP19發(fā)揮作用是依賴自身的酶活性的。4、USP19去除Beclin-1的K11連接的泛素化修飾。USP19能夠切除Beclin-1蛋白上的K11連接的泛素鏈,并且USP19通過其去泛素酶活性調(diào)節(jié)Beclin-1的K11連接的泛素化修飾。5、Beclin-1的K437位點對自身的穩(wěn)定是必需的。我們進一步發(fā)現(xiàn)USP19影響B(tài)eclin-1上錨定的K11連接的泛素鏈。Beclin-1上K437位點可以發(fā)生K11連接的泛素化修飾。抑制K437位點的K11連接的泛素化修飾能夠抑制Beclin-1的降解,并且增強細胞內(nèi)自噬的發(fā)生。6、USP19負調(diào)控RNA病毒激活的I型干擾素反應。USP19能夠特異性地抑制RIG-I激活的I型干擾素信號通路,而且USP19負調(diào)控I型干擾素信號通路是不依賴于自噬途徑的。7、Beclin-1抑制RIG-MAVS作用。Beclin-1自身能夠作為RIG-I介導I型干擾素信號的負調(diào)控因子。Beclin-1抑制I型干擾素信號通路是通過結合到MAVS的CARD上,從而阻斷RIG-I與MAVS的相互作用實現(xiàn)的。USP19通過促進Beclin-1蛋白的穩(wěn)定,也能抑制RIG-I-MAVS相互作用,從而負調(diào)控RNA病毒激活的I型干擾素產(chǎn)生。本研究揭示了USP19參與Beclin-1泛素化調(diào)控的新機制,證明了K11連接的泛素鏈作為Beclin-1的降解信號。USP19通過消除這種泛素化信號而保護Beclin-1不被降解,被USP19穩(wěn)定的Beclin-1一方面可以促進細胞內(nèi)自噬體的形成并且增強自噬流的進程;另一方面,Beclin-1通過阻斷RIG-I和MAVS的相互作用從而抑制RNA病毒激活的I型干擾素信號通路。USP19參與的自噬和抗病毒反應的cross talk研究,為今后抗病毒藥物的開發(fā)提供了很好的理論基礎。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R392

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