Golgi Alpha1,2-Mannosidase IA fremmer effektiv endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning av NKCC2
Jul 21, 2023
Abstrakt
Mutasjoner i den apikalt lokaliserte nyren Na-K-2Cl cotransporter NKCC2 forårsaker type I Bartter-syndrom, en livstruende nyresykdom. Vi har tidligere vist at transport fra ER representerer den begrensende fasen i NKCC2s reise til celleoverflaten. Likevel er svært lite kjent om ER-kvalitetskontrollkomponentene som er spesifikke for NKCC2 og dens sykdomsfremkallende mutanter. Her rapporterer vi identifiseringen av Golgi alpha1, 2-mannosidase IA (ManIA) som en ny bindingspartner av den umodne formen av NKCC2. ManIA-interaksjon med NKCC2 foregår hovedsakelig på cis-Golgi-nettverket. ManIA-koekspresjon reduserte total NKCC2-proteinoverflod, mens ManIA knockdown ga den motsatte effekten. Viktigere, ManIA-samuttrykk hadde en mer dyptgripende effekt på NKCC2-foldingsmutanter. Cycloheximid chase assay viste at i celler som overuttrykker ManIA, er NKCC2-stabilitet og modning sterkt hemmet. Sletting av den cytoplasmatiske regionen til ManIA svekket interaksjonen med NKCC2 og hemmet dens effekt på modningen av kotransportøren. ManIA-induserte reduksjoner i NKCC2-ekspresjon ble oppveid av proteasomhemmeren MG132. På samme måte reduserte kifunensinbehandlingen ManIA-effekten kraftig, noe som tyder sterkt på at mannosetrimming er involvert i den forbedrede ERAD av cotransporteren. Dessuten opphevet det å frata ManIA dets katalytiske domene fullstendig effekten på NKCC2. Oppsummert viser dataene våre tilstedeværelsen av en ManIA-mediert ERAD-vei i nyreceller som fremmer retensjon og nedbrytning av feilfoldede NKCC2-proteiner. De foreslår en modell der Golgi ManIA bidrar til ERAD av NKCC2, ved å fremme oppbevaring, resirkulering og ERAD av feilfoldede proteiner som i utgangspunktet unnslipper proteinkvalitetskontroll i ER.
Nøkkelord
nyre; NKCC2; protein kvalitetskontroll; ERAD; Golgi; alfa1,2-mannosidase IA; membran; menneskehandel; Bartter syndrom; hypertensjon
Klikk her for å vite Cistanche-fordelene
Introduksjon
Natriumbalansen og dens regulering av nyrene, ved å regulere det ekstracellulære volumet, er en nøkkeldeterminant for langsiktig blodtrykkskontroll (BP), som illustrert av sjeldne monogene syndromer som påvirker nyresalthåndtering og betydelig endrer BP [1, 2]. Faktisk, selv om flere faktorer bidrar til patogenesen og opprettholdelsen av blodtrykksøkning, antas nyremekanismer å spille en primær rolle, som hypotesen opprinnelig av Guyton [1]. Den tykke, stigende delen av løkken til Henle (TAL) i nyren er ansvarlig for å reabsorbere 20–30 prosent av den filtrerte belastningen av NaCl [3–5]. På molekylært nivå formidles TAL Na-Cl-reabsorpsjon av luminal Na-K-2Cl-kotransportør NKCC2 [5]. Som en konsekvens har NKCC2-transportfunksjonen en betydelig innvirkning på den endelige utskillelsen av urinsalt, og påvirker deretter langsiktig natriumbalanse i blodet [3,5]. Følgelig påvirker arvelige variasjoner av cotransporteren og/eller dens regulatorer BP hos mennesker [3,6-8]. Faktisk forårsaker inaktivering av NKCC2 type I Bartter syndrom (BS1), en livstruende nyresykdom med lavt BP sammen med elektrolyttavvik [9], mens den økte aktiviteten til kotransportøren har vært knyttet til høyt BP [2,10– 1. 3]. Dessuten, i flere dyremodeller av saltsensitiv hypertensjon [14,15], økes NKCC2-proteinekspresjonen og bidro til utviklingen av hypertensjon. I tillegg til sin rolle i BP-homeostase, er NKCC2-aktivitet også avgjørende for reguleringen av vannbalansen [5,16]. Til støtte for denne forestillingen, forårsaker NKCC2-inaktivering hos pasienter med BS1 og BS5 utvikling av alvorlig polyuri [7,8,17]. Dessuten tilskrives den nedsatte urinkonsentrasjonsevnen til aldrende nyrer, i det minste delvis, det reduserte nivået av NKCC2-protein [18,19]. Det er verdt å understreke at i alle dyremodeller av hypertensjon og aldring ser det ut til at NKCC2 hovedsakelig er regulert av post-translasjonelle mekanismer [5,16,19], noe som understreker derfor behovet for å studere faktorene som regulerer biogenese og handel med NKCC2. Til tross for dette forble vår kunnskap om de molekylære mekanismene som ligger til grunn for intracellulær handel med villtype og muterte NKCC2-proteiner i pattedyrceller, spesielt dens regulering ved protein-protein-interaksjon, svært dårlig. Videre fokuserte de aller fleste tidligere rapporter hovedsakelig på post-Golgi-reguleringen av kotransportøren, spesielt ved fosforylering [20–22], og derfor er svært lite kjent i dag om reguleringen av transportørene ved akuttmottaket og pre-Golgi. nivå.
For å fungere riktig, må NKCC2 være riktig målrettet mot den apikale celleoverflaten og uttrykt tilstrekkelig til å tillate TAL-celler å tilpasse seg riktig til fysiologiske eller patologiske utfordringer [3,23]. Som alle transmembranproteiner, begynner forberedelsen for NKCC2 passende trafikk til cellemembranen når kotransporterproteinet syntetiseres i det endoplasmatiske retikulum (ER) og fortsetter når proteinet passerer gjennom Golgi-nettverket [24,25]. På samme måte, i likhet med praktisk talt alle proteiner som er bestemt for plasmamembranen, gjennomgår NKCC2-proteiner translokert til det endoplasmatiske retikulum (ER) kvalitetskontroll, slik at bare foldede proteiner flyttes gjennom sekretorveien [26,27]. Kontroll av proteinfolding i ER er ofte relatert til N-glykosylering, en posttranslasjonell modifikasjon initiert av kovalent kobling av et spesifikt oligosakkarid (Glc3Man9GlcNAc2) til et begynnende protein [28,29]. Når dette oligosakkaridet er overført, følger flere påfølgende trinn av proteinmodning langs den sekretoriske veien [28,30]. Etter fjerning av tre glukoserester og begynnelsen av mannosetrimming i ER, som en del av kvalitetskontrollprosessen, overføres korrekt foldede proteiner til Golgi-apparatet for modning [26,28]. Høy mannose N-glykaner blir deretter ytterligere trimmet av spesifikke mannosidaser som Golgi 1,2-mannosidaser i cis-Golgi [31,32]. Tilsetningen av GlcNAc, galaktose, sialinsyre og fucose-sukker genererer hybride og komplekse N-glykaner i de mediale og trans-Golgi-rommene [33,34]. Deretter blir modne N-glykosylerte proteiner målrettet mot deres endelige destinasjon. Når foldeprosessen mislykkes, trimmes de terminale mannoserestene fra kjerneglykanstrukturen gradvis, og defekte proteiner translokeres over membranen for nedbrytning av cytosolisk proteasom gjennom mekanismer kjent som ERAD (endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning [26,35]). De gjenværende avvikende proteinene, som kan danne aggregater eller ikke kan påvises av ERAD-chaperones, leveres til lysosomer for clearance via veier som kollektivt refereres til som ER-side [36,37]. Likevel kan noen feilfoldede proteiner fortsatt unnslippe ER og gå videre til Golgi, hvor de blir utsatt for en Golgi kvalitetskontroll (GQC) og målrettet mot lysosom eller proteasom for nedbrytning [38]. Både villtype- og mutantvarianter av transmembranproteiner er utsatt for ER-kvalitetskontroll og nedbrytning. Kloridkanalproteinet CFTR (cystisk fibrose transmembran konduktansregulator), karakterisert som det første integrerte membranpattedyrs ERAD-substratet, er det beste eksemplet [39,40]. Under normale forhold blir opptil 70 prosent av villtype CFTR degradert av ERAD [39,40]. Enda mer imponerende, slettingen av fenylalanin 508 (∆F508), mutasjonen av CFTR som er ansvarlig for cystisk fibrose, reduserer foldingseffektiviteten, noe som resulterer i at nesten 99 prosent av mutant CFTR blir degradert før den kan nå plasmamembranen [39,40]. I likhet med CFTR og flere andre transmembrane proteiner som HERG [41], ROMK [42] og NCC [43], har vi tidligere vist at flertallet av nylig syntetiserte NKCC2-proteiner ble fanget i ER og bestemt for nedbrytning, en prosess som hovedsakelig involverer proteasomveien [44–46]. ERAD begynner med påvisning av et feilfoldet protein av molekylære chaperoner [47]. Typen chaperoner som er engasjert i denne prosessen avhenger hovedsakelig av posisjonen til foldelesjonen av underlaget, som kan oppstå enten i ER-lumen, ER-membran eller cytoplasma [27,47]. Følgelig har tre forskjellige ERAD-veier blitt foreslått som ERAD-L (ERAD av substrater med feilfoldede lesjoner i ER-lumen), ERAD-M (membran) og ERAD-C (cytoplasma) [27,47,48]. For eksempel involverer ERAD av begynnende CFTR både cytoplasmatiske og ER luminale chaperoner [49]. På samme måte engasjerer NCC, et annet transmembranprotein, flere cytoplasmatiske chaperoner for sin ERAD [43,50]. I likhet med den relaterte nyrespesifikke elektronnøytrale NCC, har NKCC2 12 transmembrane regioner, to store cytoplasmatiske domener og en stor ER-eksponert eksofacial løkke [5]. Siden NKCC2 inneholder domener i ER og cytoplasma, kan en interaksjon av kotransportøren med ER molekylære chaperoner på hver side eller begge sider av ER-membranen tenkes. Dessuten, gitt at det C-terminale domenet til NKCC2 er den dominerende cytoplasmatiske regionen [5], er det sannsynligvis det viktigste stedet for protein-protein-interaksjon og spiller derfor en avgjørende rolle i biogenese og trafficking av cotransporteren. I samsvar med denne oppfatningen identifiserte vi tidligere flere bindende partnere til NKCC2 C-terminalen [46,51–53]. Blant disse viste vi at aldolase B og SCAMP2 binder seg til NKCC2 C-terminalen på post-Golgi-nivået og regulerer den subcellulære omfordelingen av cotransporteren [51,52]. Mer nylig ga vi bevis for at STCH, Hsp70 og protein-lectin OS9 interagerer med den umodne formen av NKCC2 hovedsakelig ved ER for å regulere dens ER-assosierte nedbrytning [46,53]. I denne rapporten beskriver vi en ny protein-protein-interaksjon mellom den C-terminale halen til NKCC2 og Golgi 1, 2-mannosidase IA (Golgi ManIA, også kalt Man9-mannosidase), et allestedsnærværende protein som tilhører familien av klasse I -1,2 mannosidaser som inkluderer ER -mannosidase I (MAN1B1) og to andre Golgi 1,{106}}mannosidaser, Golgi -mannosidase IB [MAN1A2] og Golgi -mannosidase IC [MAN1C1] [31,54–56]. Interessant nok indikerte stadig flere bevis at -1,2-mannosidaser ikke bare er involvert i proteinfolding og -modning, men spiller også en sentral rolle i feilfoldet proteinnedbrytning [57–60]. Her viser vi at ManIA interagerer med den umodne formen av NKCC2 hovedsakelig ved cis-Golgi-nettverket og fremmer nedbrytningen av proteasomveien, og avslører derfor et ekstra sjekkpunkt i overvåking og fjerning av feilfoldede NKCC2-proteiner. Følgelig kan disse funnene åpne for nye veier for å studere ER- og Golgi-kvalitetskontrollen av NKCC2-proteiner for å hjelpe til med utviklingen av nye strategier for å forebygge og/eller behandle nyrelidelser relatert til avvikende NKCC2-handel og ekspresjon.
Cistanche supplement
Materialer og metoder
1. Gjær to-hybrid-analyse
Gjær to-hybrid (Y2H) screening ble utført som beskrevet tidligere i detalj [51], ved å bruke som agn den proksimale regionen til NKCC2 C-terminalen (rester 661–1095). Kort fortalt ble AH109 som uttrykker agnet parret med Y187-gjærstammen transformert med et humant nyre-cDNA-bibliotek. For seleksjon av positive kloner som koder for antatte interagerende proteiner, ble parrede gjærceller først dyrket på seleksjonsplater med lav stringens (−Leu, −Trp, −His) og deretter på høystringens seleksjonsplater (−Leu, −Trp, −His, − Ade). Utvalgte kolonier ble også testet for -galaktosidase-aktivitet, og DNA fra de positive klonene ble isolert fra gjærceller ved å bruke RPM-gjærplasmidisolasjonssettet (BIO 101 Systems). Etter å ha reddet byttedyrplasmidene ved transformasjon til DH5-bakterier (Invitrogen) og isolering ved bruk av et Qiagen-sett, ble cDNA-plasmidene sekvensert og vurdert ved bruk av BLAST-programmet.
2. Plasmidkonstruksjon og stedsrettet mutagenese
Generering av WT Myc-NKCC2, uglykosylert Myc-NKCC2 ((N442Q/N452Q) og WT EGFP-NKCC2 ble tidligere beskrevet [45,46,51] Muse ManIA-kodende sekvens ble subklonet inn i pattedyrekspresjon pcDNA3.1/V5 vektoren (Invitrogen, Paris, Frankrike) for å generere WT ManIA-V5-konstruksjon. Plasmidet som omfatter ManIA som mangler sin C-terminale hale (ManIA-∆Cter) ble generert gjennom amplifikasjon fra WT MAnIAV5-ekspresjonskonstruksjonen ved bruk av foroverprimer 50 CCGGAGCGATGAAGTTCGTGCTGCTGC primer og revers primer 50 TTTCTCTTTGCCATCAATTTC 30. Konstruksjonen som inneholder ManIA fri for dens N-terminale region (ManIA-∆Nter) ble også generert fra WT MAnIA-V5 plasmid ved QuikChange stedsrettet mutagenesemetode (Stratagene, Les Ulis, Frankrike) ved bruk av forward primer 50 3 0 og revers primer 50 ATTCCAAGCATGGGTCATCTACTCTTTGATCTTTGCCCTC 30. Alle mutasjoner og trunkeringer ble bekreftet ved sekvensering.
3. Cellekultur
Opossum nyreceller (OKP-celler) ble opprettholdt i DMEM (Gibco 42430) supplert med 10 prosent føtalt bovint serum (Eurobio, Les Ulis, Frankrike), penicillin (100 U/mL) og streptomycin (100 U/mL) ved 37 ◦ C i en fuktet atmosfære som inneholder 5 prosent CO2. Humane embryonale nyre (HEK) 293-celler ble dyrket i DMEM-medier supplert med 10 prosent føtalt bovint serum og 1 prosent penicillin/streptomycin. For plasmid-DNA-transfeksjon ble celler dyrket til 60–70 prosent konfluens før de ble forbigående transfektert i 5 timer ved bruk av Lipofectamine plus-sett i henhold til produsentens instruksjoner (Invitrogen, Paris, Frankrike). For proteinnedbrytningseksperimenter ble cellene behandlet med MG132 (2 µM) eller klorokin (100 µM) 6 timer før cellelyse, som tidligere beskrevet [53,61]. Kifunensine (Sigma k1140, Saint-Quentin-Fallavier, Frankrike) ble brukt ved 25 µM 6 timer før cellelyse.
4. Proteinforberedelse, immunblotting og immunutfelling
Etter transfeksjon ble cellene vasket med kald PBS før de ble solubilisert i en lyseringsbuffer inneholdende 12 0 mM Tris/Hepes, pH 7,4; 15 0 mM NaCl, 5 mM EDTA, 3 mM KCl; 1 prosent (v/v) Triton X-100 og proteasehemmere (Complete Roche 1697498, Meylan, Frankrike). Prøver ble deretter høstet og sentrifugert ved 16,{{10}} rpm i 15 minutter ved 4 ◦C. For immunutfelling ble cellene solubilisert med lyseringsbuffer inneholdende 0,4 M NaCl; 1,5 mM MgCl2; 10 mM Hepes, pH 7,9; 5 prosent (v/v) glyserol; 0,5 prosent (v/v) Nonidet P-40) og proteasehemmere (Complete, Roche Diagnostics). Immunutfelling ble utført ved bruk av anti-V5 (Invitrogen) eller anti-ManIA (Sigma) antistoff, og affinitetsrensing ved bruk av protein G-agarosekuler (Dynabeads, Invitrogen, Paris, Frankrike). Etter inkubering med protein G-agarosekuler i 1 time ved romtemperatur, ble immunkomplekset vasket i PBS (Invitrogen). Proteinprøvene ble deretter kokt i ladebuffer, kjørt på en gradient på 7,5 prosent eller 10 prosent, eller 15 prosent SDS-polyakrylamidgeler, og sondert med primære antistoffer av interesse og pepperrotperoksidase-konjugert sekundært antistoff. Proteiner ble visualisert ved forbedret kjemiluminescensdeteksjon (Thermo Fisher Scientific, Les Ulis, Frankrike) i henhold til produsentens instruksjoner.
5. Immunocytokjemi
24–48 timer etter transfeksjon ble konfluente celler vasket med PBS pluss pluss (pH 8, 1 mM MgCl2 og 0,1 mM CaCl2). Celler ble deretter fiksert med 2 prosent paraformaldehyd i PBS i 2 0 minutter ved romtemperatur før de ble inkubert med 50 mM NH4Cl, og permeabilisert med 0,1 prosent Triton X-100 i 1 min. For å blokkere ingen spesifikk antistoffbinding, ble cellene inkubert med DAKO (antistofffortynningsmiddel med bakgrunnsreduserende komponenter) i 30 minutter. Faste celler ble inkubert i 1 time ved romtemperatur med det primære antistoffet av interesse. De primære antistoffene brukt i denne studien er følgende: mus anti-V5 (Invitrogen, Paris, Frankrike), mus anti-Myc (Takara, Clontech, Saint-Germain-en-Laye, Frankrike), rotte anti-V5 (Abcam, Paris, Frankrike), kanin anti-Calnexin (Abcam), kanin anti-Giantin (Abcam), kanin anti-GM130 (Abcam), kanin anti-ManIA (Abcam), De sekundære antistoffene som brukes er følgende: geit anti-kanin Alexa Fluor 555 (Invitrogen), geit anti-kanin Alexa Fluor 488 (Invitrogen), geit anti-kanin FITC (DakoCytomation, Trappes, Frankrike), geit anti-mus Texas rød (Invitrogen), geit anti-rotte Alexa Fluor 555 (Invitrogen), geit anti-rotte Alexa Fluor 488 (Invitrogen), Alexa Texas Red konjugert anti-mus (Jackson ImmunoResearch, Ely, UK), kylling anti-mus Alexa Fluor 647 (Invitrogen). Etter inkubasjoner med primære og sekundære antistoffer av interesse, ble cellene deretter vasket med PBS og montert med Vectashield.
Herba Cistanche
6. Sykloheksimid-Chase-analyser
For å overvåke stabiliteten og modningen av NKCC2 ble sykloheksimid tilsatt i en konsentrasjon på 1 00 µM til OKP- eller HEK-celler 14-16 timer etter transfeksjon med NKCC2-plasmider. For jaktperioden ble cellelysater samlet 0, 1, 2 og 4 timer etter cykloheksimidbehandling og analysert ved immunoblotting.
7. siRNA Knockdown
ManIA siRNA-er ble kjøpt fra Dharmacon som ON-TARGET pluss SMART-pooler (L-012174-00-0005). HEK-celler ble først transfektert med kontroll eller spesifikke ManIA siRNAer med Lipofectamine RNAiMAX (Invitrogen) ved å bruke produsentens0 spesifikasjoner som utført tidligere [46,53]. En dag etter siRNA-transfeksjon ble cellene transfektert med NKCC2-plasmider. Etter 24–48 timer ble cellelysater analysert for hvert protein ved å bruke de angitte antistoffene.
8. Statistiske analyser
Data er uttrykt som gjennomsnitt ± SE. Forskjeller mellom gjennomsnitt ble evaluert ved bruk av parede eller uparrede t-tester eller ANOVA etter behov. p < 0.05 ble ansett som statistisk signifikant.
Diskusjon
Denne studien ble utført for å få innsikt i de molekylære mekanismene som ligger til grunn for reguleringen av ER-assosiert nedbrytning under NKCC2 biogenese. Ved å bruke gjær to-hybrid-analyse og co-immunutfellingsanalyser, identifiserte vi GolgiMannosidase IA som en ny NKCC2-bindingspartner. Assosiasjonen impliserer bare den umodne og høymannose glykosylerte formen av kotransportøren og finner hovedsakelig sted ved cis-Golgi-nettverket. Vi har funnet ut at ManIA knock-down øker NKCC2-proteinoverfloden, mens overekspresjonen har motsatt effekt. ManIA co-ekspresjon svekket NKCC2-modning ved å fremme retensjon, resirkulering til ER og nedbrytning via proteasomveien. Viktigere er at NKCC2-foldingsmutanter er mer utsatt for den ManIA-medierte ERAD-veien. Disse funnene kan bidra til å bedre forstå hvordan abnormiteter i NKCC2-proteinhandel fører til Bartters syndrom, som er avgjørende for å belyse patofysiologien til BS1 og for å forbedre tilgjengelige behandlinger.
Det er nå klart fastslått at mannosetrimming av klasse I 1,2-mannosidaser er involvert i gjenkjennelsesstadiet for ERAD av glykoproteiner siden denne prosessen reduseres sterkt av deres hemmere 1-deoksymannojirimycin og kifunensine [67, 70–73]. Opprinnelig ble det antatt, basert på studier utført hovedsakelig i gjær, at disse forbindelsene hemmer ERAD ved å hemme ER 1,2-mannosidase I som først og fremst spalter mannosen fra den midterste B-grenen av Man9 for å danne Man8, et glykansignal foreslått å igangsette ERAD [70,74]. I pattedyrceller er denne hypotesen imidlertid ikke nødvendigvis riktig gitt at både kifunensin og 1-deoksymannojirimycin også hemmer Golgi 1,2-mannosidaser. Videre var det økende bevis i pattedyrceller som viser at ytterligere trimming av tre til fire 1,2-koblede mannoserester, for å danne Man6GlcNAc2 (M6) eller Man5GlcNAc2 (M5), også bidrar til å utløse nedbrytningen av feilfoldede glykoproteiner [ 32,75–77]. Det var imidlertid ikke klart hvilke 1,2-mannosidaser som er ansvarlige for denne ekstra trimmingen. Én kandidat er ER a 1,2-mannosidase I selv siden overekspresjonen fører til økt mannosetrimming og akselerert ERAD [78–80]. Andre mulige kandidater kan være ER-nedbrytningsfremmende -mannosidase-lignende (EDEM) proteiner fordi både EDEM1 og EDEM3 ble rapportert å stimulere mannosetrimming og akselerere glykoprotein ERAD når de overuttrykkes i celler [81,82]. En annen mulig kandidat kan være Golgi mannosidase IA som trimmer Man9 til Man6 og Man5 [31,54]. Dette enzymet og to andre Golgi 1,2 mannosidaser (IB og IC) ble vist å øke nedbrytningen og mannosetrimmingen av et ERAD-L-substrat, NHK 1-antitrypsin, når det ble overuttrykt i dyrkede celler [57]. I denne studien viste vi bevis på en spesifikk interaksjon av ManIA med NKCC2, et nyretransmembranprotein. Viktigere, vi demonstrerte at ManIA-assosiasjon in vivo bare engasjerer den umodne formen til cotransporteren. Viktigst, vi ga bevis for at ManIA-binding er involvert i retensjon og ER-assosiert nedbrytning av NKCC2.
Cistanche kapsler
Vi har tidligere gitt bevis for at ERAD og eksport fra ER utgjør den betydelige regulatoren av NKCC2-modning og celleoverflateekspresjon [8,44–46]. Faktisk demonstrerte vi at flertallet av nylig syntetiserte NKCC2-proteiner er målrettet mot ER-assosiert nedbrytning som involverer proteasom- og lysosomveiene [8,44–46,53]. Dessuten viste vi at STCH og proteinlektinet OS9 er engasjert i disse prosessene ved å samhandle med den umodne formen av NKCC2 hovedsakelig ved ER [46,53]. I likhet med OS9 og STCH, ble involveringen av ManIA i ERAD av cotransporteren først foreslått i den nåværende studien ved co-immunopresipitasjonsanalyser som avslører at assosiasjonen av proteinene bare involverer den umodne formen av NKCC2. Det er verdt å merke seg at sletting av den cytoplasmatiske halen til ManIA reduserte, men ikke fullstendig hemmet interaksjonen med NKCC2, og åpnet derfor muligheten for en interaksjon av kotransportøren med andre regioner av ManIA-protein. Dessuten, til tross for interaksjonen av ManIA bare med den kjerneglykosylerte og umodne formen av NKCC2, avslørte våre immuncytokjemistudier at ManIA ikke kolokaliserer med NKCC2 ved akuttmottaket. I denne forbindelse er det verdt å merke seg at ManIA ble rapportert å være enten i Golgi eller i akuttmottaket [31,83–85]. En annen uavhengig studie rapporterte at mannosidase IA også kan ligge i kvalitetskontrollvesikler [58]. Følgelig, fordi den cellulære distribusjonen av ManIA kan avhenge av celletypen, utførte vi vår studie i to forskjellige nyrecellelinjer, OKP- og HEK-celler. Lokaliseringsstudiene utført i disse cellene viste tydelig at ManIA uttrykkes i Golgi-apparatet i begge cellelinjene og avslørte at stedet for interaksjon med kotransportøren er cis-Golgi-nettverket. Bemerkelsesverdig, gitt at N-glykanen til glykoproteiner ved inngangen til Golgi-apparatet fortsatt er av høy mannosetype, kan det tenkes at NKCC2-interaksjon med ManIA faktisk kan forekomme ved cis-Golgi-nettverket. Ved å bruke siRNA og overekspresjonstilnærminger har vi vist at ManIA samhandler med den umodne NKCC2 for å fremme dens ER-assosierte nedbrytning. Viktigere, ManIA-effekten på den modne formen av NKCC2 ble forhindret når den cytoplasmatiske halen til ManIA ble slettet. Enda mer imponerende, ManIA-effekten på både umodne og modne former av NKCC2 ble fullstendig opphevet da enzymet ble fratatt sitt katalytiske domene. Dessuten ble NKCC2-regulering av ManIA også forhindret i nærvær av proteasomhemmeren MG132, men ikke med klorokin, en hemmer av lysosomal funksjon, noe som indikerer at ManIA målretter den umodne formen av kotransporteren til den proteasomavhengige ERAD-veien. For ytterligere å støtte rollen til ManIA i ERAD av NKCC2, testet vi også effekten av mannose-trimningshemmeren kifunensine. Interessant nok hemmet kifunensinebehandling ManIA-effekten på NKCC2, noe som indikerer at mannosetrimming er en viktig prosess i ManIA-mediert ER-assosiert nedbrytning av NKCC2. Imidlertid ble ManIA-effekten ikke fullstendig forhindret av kifunensine, noe som innebærer at, i det minste delvis, ManIA-virkningen på kotransportøren ikke er fullstendig avhengig av N-glykan. Til støtte for denne forestillingen hemmet ikke mutasjoner av NKCC2-glykosyleringssteder ManIA-effekten på kotransportøren fullstendig, noe som bekrefter derfor at, i det minste under våre eksperimentelle forhold, kan en del av ManIA-effekten være N-Glycan-uavhengig. Til støtte for denne oppfatningen har Ron et al. ga bevis for at under ER-stressforhold, forbedret ekspresjon av EDEM1, et annet alfa-mannosidaseprotein, omgår mannose-trimmingshendelsen og leverer glykoproteinet direkte til sene ERAD-stadier [86]. Faktisk viste de tydelig at ved overekspresjon av EDEM1 ble nedbrytningen av glykoproteinet H2a ikke blokkert av kifunensine [86]. Dette er av spesiell interesse fordi vår eksperimentelle setting, dvs. heterolog overekspresjon av sekretoriske og membranproteiner (NKCC2) forårsaker ER-stress [87–89] som kan forklare, i det minste delvis, persistensen av en effekt av ManIA, uavhengig av mannosetrimming , på cotransporteren under disse forholdene. Det er verdt å merke seg at den gjenværende ManIA-effekten på uglykosylert NKCC2-protein ble fullstendig blokkert av MG132, noe som ytterligere bekrefter forestillingen om at ManIA fremmer ERAD av NKCC2 i en proteasomavhengig vei.
Akkumuleringen av feilfoldede og aggregeringsutsatte polypeptider er skadelig for cellulær helse [90–92]. Et større antall (mer enn 70) av menneskelige sykdommer skyldes defekter i foldingen av sekretoriske og membranproteiner [91,92]. For å forhindre feilfolding av proteiner og opprettholde proteinhomeostase i sekretorveien, har eukaryote celler flere kvalitetskontrollmekanismer (QC) [26]. De inkluderer ER kvalitetskontroll (ERQC) via den endoplasmatiske retikulum-assosierte nedbrytningsveien (ERAD) [36,48] og ER-side [93] Golgi kvalitetskontroll (QCG) [38] og plasmamembran (PM) kvalitetskontroll [94 ]. Derfor blir feilfoldede proteiner, spesielt transmembranproteiner med komplekse topologier som NKCC2, strengt inspisert av påfølgende kvalitetskontrollkontrollpunkter før de når deres endelige destinasjoner [26,94]. Dessuten kan QC-veier samarbeide for å effektivt motvirke feilfolding av et enkelt protein. For eksempel, selv om de fleste feilfoldede transmembranproteiner brytes ned av ERAD, kan noen avvikende proteiner, spesielt under ER-stressforhold, unnslippe ER-overvåking for å bli pakket inn i COPII-vesikler for anterograd-trafikk til Golgi [95–97]. Bevis hentet fra flere studier støtter oppfatningen om at Golgi-apparatet fungerer som et QC-sjekkpunkt [26,38] Faktisk, feilfoldede eller umonterte proteiner som unngår ERAD og ER-side, forlater ER og blir GQC-substrater som blir rutet til vakuolen/ lysosom for nedbrytning [26,38]. Med denne forbindelse er det svært usannsynlig at den lysosom/vakuole-målrettede GQC-veien er mekanismen som ligger til grunn for ManIA-indusert nedregulering av NKCC2, gitt at lysosomhemmeren klorokin ikke forhindret ManIA-effekten på kotransportøren. En annen mulighet er at noen feilfoldede proteiner som kommer inn i Golgi kan målrettes mot proteasomal nedbrytning etter levering tilbake til akuttmottaket. Mer presist, GQC fanger de rømte substratene mest sannsynlig i cis-Golgi, og sykler dem tilbake til ER for ERAD av proteasomet. Dette er av stor interesse fordi vi demonstrerte at ManIA kolokaliserer seg med NKCC2 hovedsakelig ved cis-Golgi-nettverket. Dessuten, i motsetning til klorokin, opphevet proteasomhemmeren MG132 ManIA-effekten på NKCC2, noe som tyder sterkt på at den proteasommålrettede GQC er svært sannsynlig å være hovedveien som styrer NKCC2-regulering av ManIA. En helt fersk studie i gjær foreslår at noen feilfoldede proteiner som kommer inn i Golgi kan målrettes direkte for proteasomal nedbrytning uten å bli syklet tilbake til ER, en mekanisme kalt EGAD [98]. Imidlertid, selv om man ikke kan utelukke denne tilleggsmekanismen, viste vi tydelig at ved ManIA co-ekspresjon, beholdes NKCC2 stort sett på ER. Derfor antyder dataene våre sterkt at ManIA fremmer oppbevaring, resirkulering og proteasomavhengig ERAD av feilfoldede NKCC2-proteiner som i utgangspunktet unnslipper ER-kvalitetskontrollen.
Cistanche tubulosa
En uttømmende undersøkelse av mekanismene som ligger til grunn for ERAD-maskineriet har gitt flere ny innsikt i hvordan ERAD bidrar til menneskers helse under både normale og syke tilstander [48,92]. Betydningen av ER-kvalitetskontroll generelt, og ERAD-fenomenet, spesielt, har blitt nevnt i et stort antall menneskelige patologier, kalt konformasjonssykdommer [48,92]. Når det gjelder NKCC2, har vi tidligere dokumentert at Bartter syndrom type 1 er blant sykdommer knyttet til ERAD-veien [61]. Selv om distinkte cellulære veier kan forklare NKCC2-tap av funksjon ved BS1-sykdom, avslørte dataene våre at ER-assosiert proteinnedbrytning er den vanligste mekanismen som underbygger BS1 [61]. Følgelig er identifiseringen av proteiner som binder seg spesifikt til de umodne formene av WT NKCC2 og dets foldemutanter viktig for å dechiffrere de molekylære mekanismene som ligger til grunn for reguleringen av deres ERAD. I denne studien ga vi bevis på at i tillegg til WT NKCC2, samhandler ManIA med den umodne formen av NKCC2-mutantene A508T og Y998X. Dessuten demonstrerte vi at ManIA-samuttrykk har en mer dyptgripende effekt på NKCC2-foldende mutant A508T sammenlignet med WT NKCC2, noe som sterkt antyder at ManIA kan ha en viktig rolle i ERAD av NKCC2-mutanter under BS1. Dette er av spesiell interesse fordi vi tidligere rapporterte at A508T og Y998X beholdes ved akuttmottaket [45,61]. Gitt at våre immunlokaliseringseksperimenter avslørte at, uavhengig av ekspresjonssystemet, ManIA uttrykkes ved cis-Golgi-nettverket, tyder interaksjonen mellom enzymet med disse to NKCC2-mutantene sterkt at selv om de fleste A508T og Y998X i stor grad er fanget i ER, det er betydelig overføring av disse to mutantene fra ER til cis-Golgi hvor de kan fanges opp av ManIA for å bli levert tilbake til ER. I denne forbindelse, Hosokawa et al. viste også at selv om de fleste transfekterte NHK-proteiner er beholdt i ER, unngikk noen av dem ER-kvalitetskontrollen og nådde cis-Golgi hvor de trimmes av Golgi a 1,2-mannosidaser for å bli målrettet for ERAD [ 57]. Videre viste flere nyere studier at ERManI, som opprinnelig ble spådd å fungere i ER, også var lokalisert til Golgi-komplekset i pattedyrceller, hvor det bidrar til et Golgi-basert kvalitetskontrollsjekkpunkt som letter gjenfinningen av fangede ERAD-substrater tilbake. til akuttmottaket [59,60,99]. Gitt at ManIA, i likhet med NKCC2, er et transmembranprotein, kan det også interagere forbigående med kotransportøren ved akuttmottaket, slik at enzymet kan delta i å generere signalet som retter seg mot feilfoldede NKCC2-proteiner for ERAD, enten når de passerer gjennom akuttmottaket. eller på vei til Golgi.
Oppsummert fant vi at Golgi ManIA interagerer med den umodne formen av NKCC2 ved cis-Golgi for å fremme dens ER-retensjon og akselerere dens ERAD ved proteasomveien. Så vidt vi vet, er dette den første studien som beskriver den betydelige rollen til Golgi-kvalitetskontrollmekanismen i NKCC2-biogenese. Dessuten er dette også den første rapporten som gir bevis på at foruten luminale proteiner, kan ManIA også være involvert i ERAD av transmembranproteiner. Dataene våre antyder sterkt at ManIA manøvrerer innenfor et cis-Golgi-lokalisert kvalitetskontrollpunkt for å tjene som et sikkerhetskopisystem for ERAD-overvåking i ER, og gir derfor et kraftig tilleggsnettverk for tilstrekkelig fjerning av uønskede feilfoldede NKCC2-proteiner som beskytter derfor, celler fra proteotoksisitet forårsaket av dannelsen av proteinaggregater, spesielt under Bartter syndrom sykdom. ManIA kan unektelig ikke jobbe isolert for å formidle ERAD til cotransporteren. På passende måte kan man plausibelt postulere at ManIA arbeider sammen, sekvensielt eller samtidig, med andre NKCC2-bindende proteiner og ERAD-komponenter, slik som OS9 [46] og STCH [53] for å formidle ER-kvalitetskontrollen av cotransporteren. I denne forbindelse foreslår vi en modell der, under ER-stressforhold: (1) OS9 er involvert i oppbevaring av feilfoldede NKCC2-proteiner ved ER og dets ERAD av proteasomet. (2) STCH spiller en avgjørende rolle i ERAD av NKCC2 ved proteasom- og lysosomveiene. (3) Golgi ManIA bidrar til ERAD av NKCC2 ved å fange feilfoldede NKCC2-proteiner som unnslapp kvalitetskontroll fra ER og levere dem tilbake til akuttmottaket. Ytterligere eksperimenter er nødvendig for å avdekke den nøyaktige mekanismen bak denne modellen. Den grundige karakteriseringen og identifiseringen av den spesifikke molekylære sammensetningen av ER- og Golgi-kvalitetskontrollene til NKCC2 og dens sykdomsfremkallende mutanter kan tilby et grunnlag for å definere nye terapeutiske strategier rettet mot samtransportørtransport fra ER- og Golgi-nettverkene til celleoverflaten.
Referanser
1. Guyton, AC Blodtrykkskontroll-spesiell rolle for nyrene og kroppsvæskene. Vitenskap 1991, 252, 1813–1816. [CrossRef] [PubMed]
2. Lifton, RP; Gharavi, AG; Geller, DS Molekylære mekanismer for human hypertensjon. Cell 2001, 104, 545–556. [CrossRef]
3. Castrop, H.; Schiessl, IM Fysiologi og patofysiologi av nyre-Na-K-2Cl-kotransportøren (NKCC2). Er. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F991–F1002. [CrossRef]
4. Greger, R.; Velazquez, H. Den kortikale tykke stigende lem og tidlig distale kronglete tubuli i urinkonsentreringsmekanismen. Nyre Int. 1987, 31, 590–596. [CrossRef] [PubMed]
5. Gamba, G. Molekylær fysiologi og patofysiologi av elektronnøytrale kation-klorid-kotransportører. Physiol. Rev. 2005, 85, 423–493. [CrossRef] [PubMed]
6. Ares, GR; Caceres, PS; Ortiz, PA Molekylær regulering av NKCC2 i den tykke stigende lem. Er. J. Physiol. Ren. Physiol. 2011, 301, F1143–F1159. [CrossRef] [PubMed]
7. Komhoff, M.; Laghmani, K. Patofysiologi av antenatalt Bartters syndrom. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2017, 26, 419–425. [CrossRef] [PubMed]
8. Laghmani, K.; Beck, BB; Yang, SS; Seaayfan, E.; Wenzel, A.; Reusch, B.; Vitzthum, H.; Priem, D.; Demaretz, S.; Bergmann, K.; et al. Polyhydramnios, forbigående antenatal Bartters syndrom og MAGED2-mutasjoner. N. Engl. J. Med. 2016, 374, 1853–1863. [CrossRef]
9. Simon, DB; Lifton, RP Det molekylære grunnlaget for arvelig hypokalemisk alkalose: Bartters og Gitelmans syndromer. Er. J. Physiol. 1996, 271, F961–F966. [CrossRef]
10. Aviv, A.; Hollenberg, NK; Weder, A. Kaliumutskillelse i urin og natriumfølsomhet hos svarte. Hypertensjon 2004, 43, 707–713. [CrossRef]
11. Hoorn, EJ; Walsh, SB; McCormick, JA; Furstenberg, A.; Yang, CL; Roeschel, T.; Paliege, A.; Howie, AJ; Conley, J.; Bachmann, S.; et al. Kalsineurinhemmeren takrolimus aktiverer den renale natriumklorid-kotransportøren for å forårsake hypertensjon. Nat. Med. 2011, 17, 1304–1309. [CrossRef] [PubMed]
12. Borschewski, A.; Himmerkus, N.; Boldt, C.; Blankenstein, KI; McCormick, JA; Lazelle, R.; Willnow, TE; Jankowski, V.; Plain, A.; Bleich, M.; et al. Kalsineurin og sorteringsrelatert reseptor med gjentakelser av A-type samhandler for å regulere nyrenes Na( pluss )-K( pluss )-2Cl(-) cotransporter. J. Am. Soc. Nephrol. 2016, 27, 107–119. [CrossRef]
13. Trudu, M.; Janas, S.; Lanzani, C.; Debaix, H.; Schaeffer, C.; Ikehata, M.; Citterio, L.; Demaretz, S.; Trevisani, F.; Ristagno, G.; et al. Vanlige ikke-kodende UMOD-genvarianter induserer saltfølsom hypertensjon og nyreskade ved å øke uromodulinekspresjonen. Nat. Med. 2013, 19, 1655–1660. [CrossRef]
14. Alvarez-Guerra, M.; Garay, RP Renal Na-K-Cl cotransporter NKCC2 i Dahl saltfølsomme rotter. J. Hypertens. 2002, 20, 721–727. [CrossRef]
15. Capasso, G.; Rizzo, M.; Evangelista, C.; Ferrari, P.; Geelen, G.; Lang, F.; Bianchi, G. Endret uttrykk av renal apikale plasmamembran Na pluss transportører i den tidlige fasen av genetisk hypertensjon. Er. J. Physiol. Ren. Physiol. 2005, 288, F1173–F1182. [CrossRef]
16. Fenton, RA; Knepper, MA Musemodeller og urinkonsentreringsmekanismen i det nye årtusenet. Physiol. Rev. 2007, 87, 1083–1112. [CrossRef] [PubMed]
17. Komhoff, M.; Laghmani, K. MAGED2: En ny form for antenatalt Bartters syndrom. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2018, 27, 323–328. [CrossRef]
18. Sands, JM Urinkonsentrasjon og fortynning i den aldrende nyren. Semin. Nephrol. 2009, 29, 579–586. [CrossRef]
19. Tian, Y.; Riazi, S.; Khan, O.; Klein, JD; Sugimura, Y.; Verbalis, JG; Ecelbarger, CA Renal ENaC-underenhet, Na-K-2Cl- og Na-Cl-kotransportørmengder i eldre, vannbegrensede F344 x Brown Norway-rotter. Nyre Int. 2006, 69, 304–312. [CrossRef] [PubMed]
20. Schiessl, IM; Castrop, H. Regulering av NKCC2-spleising og fosforylering. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2015, 24, 457–462. [CrossRef] [PubMed]
21. Davies, M.; Fraser, SA; Galic, S.; Choy, SW; Katerelos, M.; Gleich, K.; Kemp, BE; Feste, PF; Power, DA Nye mekanismer for Na pluss retensjon ved fedme: Fosforylering av NKCC2 og regulering av SPAK/OSR1 av AMPK. Er. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F96–F106. [CrossRef]
22. Gamba, G. Regulering av NKCC2-aktivitet av SPAK-avkortede isoformer. Er. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 306, F49–F50. [CrossRef] [PubMed]
23. Edwards, A.; Castrop, H.; Laghmani, K.; Vallon, V.; Layton, AT Effekter av NKCC2-isoformregulering på NaCl-transport i tykt stigende lem og makula densa: En modelleringsstudie. Er. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F137–F146. [CrossRef]
24. Vitale, A.; Denecke, J. Den endoplasmatiske retikulumporten til sekretorveien. Anlegg. Cell 1999, 11, 615–628. [PubMed]
25. Caplan, MJ Membranpolaritet i epitelceller: Proteinsortering og etablering av polariserte domener. Er. J. Physiol. 1997, 272, F425–F429. [CrossRef]
26. Sun, Z.; Brodsky, JL Proteinkvalitetskontroll i sekretorveien. J. Cell Biol 2019, 218, 3171-3187. [CrossRef] [PubMed]
27. Ruggiano, A.; Foresti, O.; Carvalho, P. Kvalitetskontroll: ER-assosiert nedbrytning: Proteinkvalitetskontroll og utover. J. Cell Biol. 2014, 204, 869–879. [CrossRef] [PubMed]
28. Ruddock, LW; Molinari, M. N-glykanbehandling i ER kvalitetskontroll. J. Cell Sci. 2006, 119, 4373–4380. [CrossRef]
29. Molinari, M. N-glykan struktur dikterer forlengelse av proteinfolding eller begynnende avhending. Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 313–320. [CrossRef]
30. Hebert, DN; Garman, SC; Molinari, M. Glykankoden til det endoplasmatiske retikulum: Asparagin-koblede karbohydrater som proteinmodning og kvalitetskontrollmerker. Trender Cell Biol. 2005, 15, 364–370. [CrossRef]
31. Igdoura, SA; Herscovics, A.; Lal, A.; Moremen, KW; Morales, CR; Hermo, L. Alfa-mannosidaser involvert i N-glykan-prosessering viser cellespesifisitet og distinkt subkompartmentalisering i Golgi-apparatet av celler i testiklene og bitestiklene. Eur. J. Cell Biol. 1999, 78, 441–452. [CrossRef]
32. Lederkremer, GZ; Glickman, MH Et mulighetsvindu: Timing av proteinnedbrytning ved trimming av sukker og ubiquitiner. Trender Biochem. Sci. 2005, 30, 297–303. [CrossRef] [PubMed]
33. Stanley, P.; Taniguchi, N.; Aebi, M. N-Glycans. I Essentials of Glycobiology, 3.; Varki, A., Cummings, RD, Esko, JD, Stanley, P., Hart, GW, Aebi, M., Darvill, AG, et al., red.; Cold Spring Harbor: New York, NY, USA, 2015; s. 99–111.
34. Barlowe, CK; Miller, EA Sekretorisk proteinbiogenese og trafikk i den tidlige sekretorveien. Genetikk 2013, 193, 383–410. [CrossRef]
35. Wu, X.; Rapoport, TA Mekanistisk innsikt i ER-assosiert proteinnedbrytning. Curr. Opin. Cell Biol. 2018, 53, 22–28. [CrossRef]
36. Sun, Z.; Brodsky, JL Nedbrytningsveien til et modellfeilfoldet protein bestemmes av aggregeringstilbøyelighet. Mol. Biol Cell. 2018, 29, 1422–1434. [CrossRef]
37. Fresno, I.; Molinari, M. Proteasomal og lysosomal clearance av defekte sekretoriske proteiner: ER-assosiert nedbrytning (ERAD) og ER-til-lysosom-assosiert nedbrytningsvei (ERLAD). Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2019, 54, 153–163. [CrossRef] [PubMed]
38. Briant, K.; Johnson, N.; Swanton, E. Transmembrane domene kvalitetskontrollsystemer opererer ved det endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet. PLoS ONE 2017, 12, e0173924. [CrossRef] [PubMed]
39. Jensen, TJ; Loo, MA; Pind, S.; Williams, DB; Goldberg, AL; Riordan, JR Flere proteolytiske systemer, inkludert proteasomet, bidrar til CFTR-prosessering. Cell 1995, 83, 129–135. [CrossRef]
40. Ward, CL; Omura, S.; Kopito, RR Nedbrytning av CFTR ved ubiquitin-proteasomveien. Cell 1995, 83, 121–127. [CrossRef]
41. Gong, Q.; Keeney, DR; Molinari, M.; Zhou, Z. Nedbrytning av trafficking-defekte long QT-syndrom type II mutantkanaler ved ubiquitin-proteasom-veien. J. Biol. Chem. 2005, 280, 19419–19425. [CrossRef]
42. O'Donnell, BM; Mackie, TD; Subramanya, AR; Brodsky, JL Endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning av den renale kaliumkanalen, ROMK, fører til type II Bartter-syndrom. J. Biol. Chem. 2017, 292, 12813–12827. [CrossRef] [PubMed]
43. Needham, PG; Mikoluk, K.; Dhakarwal, P.; Khadem, S.; Snyder, AC; Subramanya, AR; Brodsky, JL Den tiazid-sensitive NaCl-kotransportøren er målrettet for chaperon-avhengig endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning. J. Biol. Chem. 2011, 286, 43611–43621. [CrossRef] [PubMed]
44. Zaarour, N.; Demaretz, S.; Defontaine, N.; Zhu, Y.; Laghmani, K. Flere evolusjonært konserverte di-leucin-lignende motiver i karboksylterminalen kontrollerer anterograd-handelen av NKCC2. J. Biol. Chem. 2012, 287, 42642–42653. [CrossRef]
45. Zaarour, N.; Demaretz, S.; Defontaine, N.; Mordasini, D.; Laghmani, K. Et svært bevart motiv ved COOH-terminalen dikterer endoplasmatisk retikulumutgang og celleoverflateekspresjon av NKCC2. J. Biol. Chem. 2009, 284, 21752–21764. [CrossRef] [PubMed]
46. Seaayfan, E.; Defontaine, N.; Demaretz, S.; Zaarour, N.; Laghmani, K. OS9 Protein interagerer med Na-K-2Cl Co-transporter (NKCC2) og målretter sin umodne form for den endoplasmatiske retikulum-assosierte nedbrytningsveien. J. Biol. Chem. 2016, 291, 4487–4502. [CrossRef]
47. Brodsky, JL De beskyttende og destruktive rollene spilt av molekylære chaperoner under ERAD (endoplasmatisk-retikulum-assosiert nedbrytning). Biochem. J. 2007, 404, 353–363. [CrossRef]
48. Guerriero, CJ; Brodsky, JL Den delikate balansen mellom utskilt proteinfolding og endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning i menneskelig fysiologi. Physiol. Rev. 2012, 92, 537–576. [CrossRef]
49. Ahner, A.; Gong, X.; Frizzell, RA Cystisk fibrose transmembran konduktans regulator nedbrytning: Krysstale mellom ubiquitylerings- og SUMOyleringsveiene. FEBS J. 2013, 280, 4430–4438. [CrossRef]
50. Donnelly, BF; Needham, PG; Snyder, AC; Roy, A.; Khadem, S.; Brodsky, JL; Subramanya, AR Hsp70 og Hsp90 multichaperone-komplekser regulerer sekvensielt tiazidfølsomme kotransporter endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning og biogenese. J. Biol. Chem. 2013, 288, 13124–13135. [CrossRef]
51. Benziane, B.; Demaretz, S.; Defontaine, N.; Zaarour, N.; Cheval, L.; Bourgeois, S.; Klein, C.; Froissart, M.; Blanchard, A.; Paillard, M.; et al. NKCC2 overflateekspresjon i pattedyrceller: Nedregulering ved ny interaksjon med aldolase BJ Biol. Chem. 2007, 282, 33817–33830. [CrossRef]
52. Zaarour, N.; Defontaine, N.; Demaretz, S.; Azroyan, A.; Cheval, L.; Laghmani, K. Sekretorisk bærermembranprotein 2 regulerer eksocytisk innsetting av NKCC2 i cellemembranen. J. Biol. Chem. 2011, 286, 9489–9502. [CrossRef]
53. Bakhos-Douaihy, D.; Seaayfan, E.; Demaretz, S.; Komhoff, M.; Laghmani, K. Differensielle effekter av STCH og stress-induserbar Hsp70 på stabiliteten og modningen av NKCC2. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 2207. [CrossRef]
54. Herscovics, A.; Schneikert, J.; Athanassiadis, A.; Moremen, KW Isolering av et muse Golgi mannosidase cDNA, et medlem av en genfamilie konservert fra gjær til pattedyr. J. Biol. Chem. 1994, 269, 9864–9871. [CrossRef]
55. Tempel, W.; Karaveg, K.; Liu, ZJ; Rose, J.; Wang, BC; Moremen, KW Strukturen til muse Golgi alfa-mannosidase IA avslører det molekylære grunnlaget for substratspesifisitet blant klasse 1 (familie 47 glykosylhydrolaser) alfa1,2-mannosidaser. J. Biol. Chem. 2004, 279, 29774–29786. [CrossRef]
56. Tulsiani, DR; Touster, O. Rensing og karakterisering av mannosidase IA fra rottelever Golgi-membraner. J. Biol. Chem. 1988, 263, 5408–5417. [CrossRef]
57. Hosokawa, N.; Du, Z.; Tremblay, LO; Nagata, K.; Herscovics, A. Stimulering av ERAD av feilfoldet null Hong Kong alpha1- antitrypsin av Golgi alpha1,2-mannosidaser. Biochem. Biofys. Res. Commun. 2007, 362, 626–632. [CrossRef] [PubMed]
58. Ogen-Shtern, N.; Avezov, E.; Shenkman, M.; Benyair, R.; Lederkremer, GZ Mannosidase IA er i kvalitetskontrollvesikler og deltar i glykoproteinmålretting til ERAD. J. Mol. Biol. 2016, 428, 3194–3205. [CrossRef]
59. Iannotti, MJ; Figard, L.; Sokac, AM; Sifers, RN En Golgi-lokalisert mannosidase (MAN1B1) spiller en ikke-enzymatisk portvaktrolle i proteinbiosyntetisk kvalitetskontroll. J. Biol. Chem. 2014, 289, 11844–11858. [CrossRef] [PubMed]
60. Pan, S.; Cheng, X.; Sifers, RN Golgi-situert endoplasmatisk retikulum alfa-1, 2-mannosidase bidrar til gjenfinning av ERAD-substrater gjennom direkte interaksjon med gamma-COP. Mol. Biol. Cell 2013, 24, 1111–1121. [CrossRef] [PubMed]
61. Shaukat, I.; Bakhos-Douaihy, D.; Zhu, Y.; Seaayfan, E.; Demaretz, S.; Frachon, N.; Weber, S.; Komhoff, M.; Vargas-Poussou, R.; Laghmani, K. Ny innsikt i rollen til endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning i Bartter Syndrome Type 1. Hum. Mutat. 2021, 42, 947–968. [CrossRef]
62. Fujita, E.; Kouroku, Y.; Isoai, A.; Kumagai, H.; Misutani, A.; Matsuda, C.; Hayashi, YK; Momoi, T. To endoplasmatisk retikulum-assosiert degradering (ERAD) systemer for den nye varianten av mutant dysferlin: Ubiquitin/proteasom ERAD(I) og autophagy/lysosom ERAD(II). Nynne. Mol. Genet. 2007, 16, 618–629. [CrossRef]
63. Bernasconi, R.; Molinari, M. ERAD og ERAD tuning: Avhending av last og av ERAD regulatorer fra pattedyr ER. Curr. Opin. Celle. Biol. 2011, 23, 176–183. [CrossRef]
64. Arvan, P.; Zhao, X.; Ramos-Castaneda, J.; Chang, A. Sekretorisk veikvalitetskontroll som opererer i Golgi, plasmalemma og endosomale systemer. Trafikk 2002, 3, 771–780. [CrossRef]
65. Stolz, A.; Wolf, DH Endoplasmatisk retikulum-assosiert proteinnedbrytning: En chaperone-assistert reise til helvete. Biochim. Biofys. Acta 2010, 1803, 694–705. [CrossRef] [PubMed]
66. Wang, F.; Song, W.; Brancati, G.; Segatori, L. Hemming av endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning redder native folding i tap av funksjon protein feilfolding sykdommer. J. Biol. Chem. 2011, 286, 43454–43464. [CrossRef] [PubMed]
67. Tokunaga, F.; Brostrom, C.; Koide, T.; Arvan, P. Endoplasmatisk retikulum (ER)-assosiert nedbrytning av feilfoldede N-koblede glykoproteiner undertrykkes ved hemming av ER mannosidase IJ Biol. Chem. 2000, 275, 40757–40764. [CrossRef] [PubMed]
68. Groisman, B.; Shenkman, M.; Ron, E.; Lederkremer, GZ Mannosetrimming er nødvendig for levering av et glykoprotein fra EDEM1 til XTP3-B og sene endoplasmatisk retikulum-assosierte nedbrytningstrinn. J. Biol. Chem. 2011, 286, 1292–1300. [CrossRef] [PubMed]
69. Vargas-Poussou, R.; Feldmann, D.; Vollmer, M.; Konrad, M.; Kelly, L.; van den Heuvel, LP; Tebourbi, L.; Brandis, M.; Karolyi, L.; Hebert, SC; et al. Nye molekylære varianter av Na-K-2Cl-cotransporter-genet er ansvarlige for antenatalt Bartter-syndrom. Er. J. Hum. Genet. 1998, 62, 1332–1340. [CrossRef] [PubMed]
70. Helenius, A.; Aebi, M. Roller av N-koblede glykaner i endoplasmatisk retikulum. Annu. Rev. Biochem. 2004, 73, 1019–1049. [CrossRef]
71. Spiro, RG Rollen til N-koblede polymannose-oligosakkarider i målretting av glykoproteiner for endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning. Cell Mol. Life Sci. 2004, 61, 1025–1041. [CrossRef]
72. Marcus, NY; Perlmutter, DH Glukosidase- og mannosidasehemmere medierer økt sekresjon av mutant alfa1-antitrypsin ZJ Biol. Chem. 2000, 275, 1987–1992. [CrossRef]
73. Liu, Y.; Choudhury, P.; Cabral, CM; Sifers, RN Intracellulær avhending av ufullstendig foldet humant alfa1-antitrypsin involverer frigjøring fra calnexin og post-translasjonell trimming av asparagin-koblede oligosakkarider. J. Biol. Chem. 1997, 272, 7946–7951. [CrossRef] [PubMed]
74. Cabral, CM; Liu, Y.; Sifers, RN Dissekere kvalitetskontroll av glykoprotein i sekretorveien. Trender Biochem. Sci. 2001, 26, 619–624. [CrossRef]
75. Ermonval, M.; Kitzmuller, C.; Mir, AM; Cacan, R.; Ivessa, NE N-glykanstruktur av en kortvarig variant av ribophorin I uttrykt i den MadIA214 glykosyleringsdefekte cellelinjen avslører rollen til en mannosidase som ikke er ER mannosidase I i prosessen med glykoproteinnedbrytning. Glycobiology 2001, 11, 565–576. [CrossRef] [PubMed]
76. Foulquier, F.; Dyne, S.; Klein, A.; Mir, AM; Chirat, F.; Cacan, R. Endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning av glykoproteiner som bærer Man5GlcNAc2- og Man9GlcNAc2-arter i MI8-5 CHO-cellelinjen. Eur. J. Biochem. 2004, 271, 398–404. [CrossRef]
77. Avezov, E.; Frenkel, Z.; Ehrlich, M.; Herscovics, A.; Lederkremer, GZ Endoplasmic reticulum (ER) mannosidase I er kompartmentalisert og nødvendig for trimming av N-glykan til Man5-6GlcNAc2 i glykoprotein ER-assosiert nedbrytning. Mol. Biol. Cell 2008, 19, 216–225. [CrossRef]
78. Hosokawa, N.; Tremblay, LO; Du, Z.; Herscovics, A.; Wada, I.; Nagata, K. Forbedring av endoplasmatisk retikulum (ER) nedbrytning av feilfoldet Null Hong Kong alfa1-antitrypsin av human ER mannosidase IJ Biol. Chem. 2003, 278, 26287–26294. [CrossRef]
79. Sifers, RN Cellebiologi. Proteinnedbrytning låses opp. Science 2003, 299, 1330–1331. [CrossRef]
80. Wu, Y.; Swulius, MT; Moremen, KW; Sifers, RN Belysning av den molekylære logikken som gjør feilfoldet alfa 1-antitrypsin fortrinnsvis valgt for nedbrytning. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 8229–8234. [CrossRef] [PubMed]
81. Hirao, K.; Natsuka, Y.; Tamura, T.; Wada, I.; Morito, D.; Natsuka, S.; Romero, P.; Sleno, B.; Tremblay, LO; Herscovics, A.; et al. EDEM3, en løselig EDEM-homolog, forbedrer glykoprotein endoplasmatisk retikulum-assosiert nedbrytning og mannosetrimning. J. Biol. Chem. 2006, 281, 9650–9658. [CrossRef]
82. Olivari, S.; Cali, T.; Salo, KE; Paganetti, P.; Ruddock, LW; Molinari, M. EDEM1 regulerer ER-assosiert nedbrytning ved å akselerere de-mannosylering av foldedefekte polypeptider og ved å hemme deres kovalente aggregering. Biochem. Biofys. Res. Commun. 2006, 349, 1278–1284. [CrossRef] [PubMed]
83. Bieberich, E.; Bause, E. Man9-mannosidase fra den menneskelige nyren uttrykkes i COS-celler som et Golgi-resident type II transmembrant N-glykoprotein. Eur. J. Biochem. 1995, 233, 644–649. [CrossRef] [PubMed]
84. Velasco, A.; Hendricks, L.; Moremen, KW; Tulsiani, DR; Touster, O.; Farquhar, MG Celletypeavhengige variasjoner i den subcellulære distribusjonen av alfa-mannosidase I og II. J. Cell Biol. 1993, 122, 39–51. [CrossRef] [PubMed]
85. Bieberich, E.; Treml, K.; Volker, C.; Rolfs, A.; Kalz-Fuller, B.; Bause, E. Man9-mannosidase fra svinelever er et type II-membranprotein som befinner seg i det endoplasmatiske retikulum. cDNA-kloning og ekspresjon av enzymet i COS 1-celler. Eur. J. Biochem. 1997, 246, 681–689. [CrossRef]
86. Ron, E.; Shenkman, M.; Groisman, B.; Izenshtein, Y.; Leitman, J.; Lederkremer, GZ Bypass av glykanavhengig glykoproteinlevering til ERAD ved oppregulert EDEM1. Mol. Biol. Cell 2011, 22, 3945–3954. [CrossRef]
87. Casagrande, R.; Stern, P.; Diehn, M.; Shamu, C.; Osario, M.; Zuniga, M.; Brown, PO; Ploegh, H. Nedbrytning av proteiner fra ER av S. cerevisiae krever en intakt utfoldet proteinresponsvei. Mol. Cell 2000, 5, 729–735. [CrossRef]
88. Schroder, M.; Kaufman, RJ ER stress og den utfoldede proteinresponsen. Mutat. Res. 2005, 569, 29–63. [CrossRef]
89. Liang, CJ; Chang, YC; Chang, HC; Wang, CK; Hung, YC; Lin, YE; Chan, CC; Chen, CH; Chang, HY; Sang, TK Derlin-1 regulerer mutant VCP-koblet patogenese og endoplasmatisk retikulum stressindusert apoptose. PLoS Genet. 2014, 10, e1004675. [CrossRef] [PubMed]
90. Houck, SA; Singh, S.; Cyr, DM Cellulære responser på feilfoldede proteiner og proteinaggregater. Metoder Mol. Biol. 2012, 832, 455–461. [CrossRef] [PubMed]
91. Chaudhuri, TK; Paul, S. Protein-feilfolding sykdommer og chaperone-baserte terapeutiske tilnærminger. FEBS J. 2006, 273, 1331–1349. [CrossRef]
92. Yadav, K.; Yadav, A.; Vashistha, P.; Pandey, VP; Dwivedi, UN Protein Misfolding Diseases and Therapeutic Approaches. Curr. Protein. Pept. Sci. 2019, 20, 1226–1245. [CrossRef]
93. Fresno, I.; Molinari, M. Endoplasmatisk retikulum-omsetning: ER-side og andre smaker i selektiv og ikke-selektiv ER-klaring. F1000Res 2018, 7, 454. [CrossRef]
94. Okiyoneda, T.; Apaja, PM; Lukacs, GL Proteinkvalitetskontroll ved plasmamembranen. Curr. Opin. Cell Biol. 2011, 23, 483–491. [CrossRef]
95. Caldwell, SR; Hill, KJ; Cooper, AA Degradering av kvalitetskontrollsubstrater for endoplasmatisk retikulum (ER) krever transport mellom ER og Golgi. J. Biol. Chem. 2001, 276, 23296–23303. [CrossRef] [PubMed]
96. Taxis, C.; Vogel, F.; Wolf, DH ER-Golgi-trafikk er en forutsetning for effektiv ER-nedbrytning. Mol. Biol. Cell 2002, 13, 1806–1818. [CrossRef] [PubMed]
97. Vashist, S.; Ng, DT Feilfoldede proteiner sorteres ved hjelp av en sekvensiell sjekkpunktmekanisme for ER-kvalitetskontroll. J. Cell Biol. 2004, 165, 41–52. [CrossRef] [PubMed]
98. Schmidt, O.; Weyer, Y.; Baumann, V.; Widerin, MA; Eising, S.; Angelova, M.; Schleiffer, A.; Kremser, L.; Lindner, H.; Peter, M.; et al. Endosom- og Golgi-assosiert nedbrytning (EGAD) av membranproteiner regulerer sfingolipidmetabolismen. EMBO J. 2019, 38, e101433. [CrossRef]
99. Pan, S.; Wang, S.; Utama, B.; Huang, L.; Blok, N.; Estes, MK; Moremen, KW; Sifers, RN Golgi lokalisering av ERManI definerer den romlige separasjonen av kvalitetskontrollsystemet for glykoprotein fra pattedyr. Mol. Biol. Cell 2011, 22, 2810–2822. [CrossRef]
Sylvie Demaretz 1,2, Elie Seaayfan 1,2,† , Dalal Bakhos-Douaihy 1,2, Nadia Frachon 1,2, Martin Kömhoff 3 og Kamel Laghmani 1,2,
1 Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université de Paris, F-75006 Paris, Frankrike; sylvie.demaretz@sorbonne-universite.fr (SD); elie.seaayfan@uni-marburg.de (ES); dalal.bakhos_aldouaihy@sorbonne-universite.fr (DB-D.); nadia.frachon@sorbonne-universite.fr (NF)
2 CNRS, ERL8228, F-75006 Paris, Frankrike
3 avdeling for pediatrisk nefrologi og transplantasjon, Universitetsbarnesykehuset, Philipps-University, 35043 Marburg, Tyskland; Martin.Koemhoff@uk-gm.de
