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美国国家科学院院刊。2007年7月24日;104(30): 12565–12570.
2007年7月16日在线发布。 数字对象标识:10.1073/pnas.0702489104
预防性维修识别码:项目经理1941509
PMID:17636122

Bcl-x对细胞凋亡的调节L(左)哺乳动物肌醇1,4,5-三磷酸受体通道亚型门控的调控

关联数据

补充资料

摘要

Bcl-2蛋白家族成员通过调节内质网Ca介导一些生理效应来调节细胞凋亡2+平衡。抗凋亡Bcl-xL(左)与肌醇三磷酸受体(InsP)结合R) 钙2+释放通道以增强钙2+-和InsP-通道选通的依赖性调节,导致ER[Ca降低2+],胞浆钙振荡增加2+浓度([Ca2+])和抗凋亡。然而,InsPR亚型介导这些作用以及是否降低ER[Ca2+]或增强[Ca2+]信号传导与细胞凋亡保护最为相关。设计表达三种哺乳动物InsP的DT40细胞系与缺乏InsP的细胞相比,R亚型单独表现出更强的凋亡敏感性R.相反,每个亚型与Bcl-x共表达L(左)增强了细胞凋亡抵抗。在天然ER膜通道门控的单通道记录中,Bcl-xL(左)增加了所有三种InsP的表观灵敏度R亚型对InsP亚饱和水平的影响.Bcl-x的表达L(左)降低ER[Ca2+]在类型3中,但不是类型1或2 InsPR表达细胞。相反,Bcl-xL(左)增强自发[Ca2+]所有三个InsP中的信令R同种型表达细胞系。这些结果表明InsP之间存在冗余R亚型使细胞对凋亡损伤敏感并与Bcl-x相互作用的能力L(左)以调节它们的活性,从而增强细胞凋亡抗性。此外,这些数据表明ER[Ca的调节2+]不是Bcl-x依赖于雌激素受体的抗凋亡作用的具体要求L(左)相反,细胞凋亡保护是通过增强自发[Ca2+]Bcl-x信令L(左)与InsP所有亚型的相互作用对。

关键词:Bcl-2、钙、内质网、B细胞

胞质游离钙的调节2+浓度([Ca2+])是调节许多生理过程的主要细胞内信号通路(1). 肌醇1,4,5-三磷酸(InsP)受体(InsPR) 钙2+内质网(ER)中的释放通道调节[Ca2+]通过释放储存的钙2+配体InsP结合后从内质网腔流出在细胞外刺激下产生(2). 释放的Ca2+由肌浆/ER-Ca重新进入内质网腔2+-ATP酶(). 哺乳动物细胞表达三种不同的InsPR亚型编码于遗传水平,神经系统外的大多数细胞表达多种类型,尽管不同细胞类型的表达模式差异很大(4). 许多不同的生物化学,钙2+已经提出了不同亚型的释放和单通道特性,这可能使通道亚型的细胞类型依赖性互补物能够调节不同的细胞过程(5).

细胞凋亡是一个重要的生理过程,在组织稳态、免疫系统功能和发育中起着重要作用(68). 细胞凋亡调节缺陷涉及多种疾病,包括癌症和神经退行性变,在应对各种应激、损伤和病毒感染的生理反应中也很重要。虽然线粒体在细胞凋亡调节中起着重要作用,但人们已经认识到ER也参与其中(913),其贡献被认为与其作为主要钙的作用有关2+细胞中的储存细胞器(9,10,14,15). 在正常生理条件下,Ca2+InsP发布R活化可被附近的线粒体吸收,以刺激氧化磷酸化并增强ATP的生成(16). 然而,线粒体基质[Ca升高2+]与某些凋亡刺激相一致,可以触发线粒体通透性转换孔的开放,从而释放细胞色素等凋亡信号分子c(c)(14,17). 此外,释放的ER Ca2+与钙的活化有关2+-敏感的凋亡蛋白,包括钙调神经磷酸酶(18,19)和钙蛋白酶(20,21).

最近的研究表明InsPER介导的凋亡调控中的R。InsP的击倒R表达水平对凋亡刺激具有保护作用(2226)以及Bcl-2家族抗凋亡成员(如Bcl-2和Bcl-x)提供的凋亡保护L(左)部分归因于它们调节ER-Ca的能力2+通过与InsP的交互发出信号R(右)(2730). Bcl-x公司L(左)已证明与InsP的羧基末端直接相互作用R并使其单通道门控对低水平InsP敏感可能存在于非刺激细胞中(29). 这种功能效应增强了[Ca2+]静止细胞中的信号转导和减少钙含量2+在ER流明中(29). 重要的是,Bcl-x的这种相互作用L(左)与InsP合作Bcl-x需要RL(左)充分发挥其抗凋亡作用(29). 增强低电平[Ca2+]信号(30,31)或ER Ca减少2+水平(28,3133)也观察到了对Bcl-2/Bcl-x的反应L(左)在其他研究中也有表达。然而,目前尚不清楚这两种结果中哪一种在调节细胞凋亡方面更重要。人们反复建议Bcl-2/Bcl-xL(左)-ER[Ca的依赖性减少2+]具有保护作用,因为它使Ca最小化2+InsP期间发布R活化,减少钙含量2+被线粒体吸收,防止线粒体通透性转换孔和随后的细胞色素活化c(c)释放(14,17,34). 然而,Bcl-2/Bcl-xL(左)表达与ER-Ca的变化无关2+许多研究的内容(35). 由于单个InsP的表达水平可变且不同不同细胞类型之间的R亚型,这些差异可能反映了Bcl-2蛋白与不同InsP相互作用的功能差异R亚型。或者,有可能降低ER Ca2+含量是一种副现象,具有增强的低水平[Ca2+]提供抗凋亡信号的信号。在这里,我们探讨了每种哺乳动物InsP的作用R亚型作为促凋亡介质和抗凋亡Bcl-xL(左)-结合伙伴并检查ER-Ca之间的关系2+InsP的含量和抗凋亡性R–Bcl-xL(左)互动。

结果

个体InsP的表达R等位基因及其对细胞凋亡的影响。

通过使用鸡前B细胞系DT40的一个变种和InsP的所有三种亚型R基因删除(26),产生了一系列稳定的表达重组鼠1型、2型或3型InsP的品系R(右)(图1A类). 对于每个亚型,两个具有不同水平InsP的克隆已选择R表达(图1B类). DT40 B细胞受体(BCR)的Ig结合刺激InsP-依赖[Ca2+]在重述负选择的过程中传递信号并诱导凋亡(26,36). 用抗鸡IgM刺激细胞,在120小时内监测细胞活力R亚型增强细胞凋亡敏感性(图1C类). 值得注意的是,1型和2型InsP的绝对表达水平之间存在相关性R(克隆之间的差异分别为2.5倍和5倍)和凋亡敏感性增强的程度(图1C类). 在3型表达系中没有观察到这种相关性,可能是因为InsP水平相似R-3蛋白在两个克隆中表达(它们之间的差异小于1.5倍)。值得注意的是,每个InsP的表达增强了细胞凋亡敏感性R亚型在最初48小时内最为显著,其模式与DT40野生型细胞的模式相似,该细胞内源性表达所有三只鸡的InsP卢比(29). 这些数据表明InsP的能力缺乏亚型特异性R有助于细胞凋亡的进展,并进一步表明凋亡敏感性可以通过总InsP的变化进行滴定R蛋白表达。

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单个InsP的表达R亚型增强凋亡敏感性。(A类)描述DT40-InsP单个克隆生成策略的流程图R-KO稳定表达大鼠1型、2型和3型InsPR或相关空向量;选定的单个菌落用数字表示。(B类)每个InsP的表达水平通过蛋白质印迹检测所选克隆中的R异构体。数据是三个独立实验的代表。(C类)用20μg ml在时间0处理后的细胞活力−1表达1、2或3型InsP的两个克隆(红色和绿色圆圈)的抗BCR抗体(抗IgM)R和一个克隆单独表达载体(黑钻石)(与B类). 将数据标准化为时间0表示至少三个单独试验的平均值±SEM,一式三份。

Bcl-x的影响L(左)InsP中的细胞凋亡R表达细胞系。

对于每个InsPR亚型,InsP最高的克隆系用Bcl-x转染R表达L(左)或仅矢量。亚克隆后,InsP稳定表达可比Bcl-x的R型1、2和3菌落L(左)选择蛋白质水平。稳定DT40-InsP表达Bcl-x的R敲除(KO)细胞L(左)或并行生成适当的矢量控制(图2 A类B类). Bcl-x公司L(左)IgM刺激两种InsP细胞凋亡期间的表达提供保护R表达和非表达细胞。然而,值得注意的是,表达InsP的细胞的保护程度更大R.该结果与InsP相似Bcl-x的R表达依赖性效应L(左)先前在表达内源性InsP的DT40细胞中观察到R(右)(29). 重要的是,Bcl-x的这种协同效应L(左)和InsP凋亡抵抗的R表达与特定哺乳动物InsP无关表达的R亚型(图2C类). 从第二组克隆中获得了类似的结果(SI图6). 因此,哺乳动物InsPBcl-x需要RL(左)作为抗凋亡调节剂完全有效,但保护程度并不取决于Bcl-xL(左)与特定通道亚型的相互作用。

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每个InsPR亚型增强Bcl-x的抗凋亡功效L(左). (A类)表达Bcl-x的单个克隆的生成策略流程图L(左)在DT40 InsP的背景下R-KO-表示空向量或InsPR类型1、2或3。(B类)Bcl-x的表达水平L(左),InsP公司R、 肌浆/ER-Ca2+-所选克隆中的ATP酶2(SERCA2)和肌动蛋白以Western blotting为特征。数据代表三个独立实验;选定的单个菌落用数字表示。(C类)用20μg ml在时间0处理后的存活率−1表达InsP的DT40细胞的抗BCR抗体(抗IgM)有(红色开圆圈)或无(红色填充圆圈)Bcl-x的R亚型L(左)和InsP带有(黑色开口钻石)或不带(黑色填充钻石)Bcl-x的R-KO电池L(左).时间0标准化的数据表示至少三个单独试验的平均值±SEM,一式三份。星号表示P(P)<0.05(*)或P(P)<0.001(**),72和96小时时间点的方差分析。使用第二组克隆获得了类似的结果[参见支持信息(SI)图6].

Bcl-x的影响L(左)在InsP上R Isoform单通道选通。

以前的膜片钳研究证明Bcl-xL(左)提高了InsP的灵敏度R至低浓度InsP(29). 然而,这些研究是针对内源性InsP进行的来自Sf9昆虫细胞系的R通道,被认为只表达一种亚型。这一事实提出了两个重要问题:Bcl-x的功能效应L(左)无脊椎动物和哺乳动物通用InsPR通道和can Bcl-xL(左)不同哺乳动物InsP的差异调节R亚型?为了解决这些问题,单一InsP的活动通过膜片钳核电生理记录R通道(37)从同种型特异性InsP中分离R表达的DT40细胞系。InsP公司在饱和(10μM)[InsP存在的情况下首次观察到R通道活性]和2μM Ca2+,期望引发最大开放概率的条件(P(P)o个) (38). 在所有三种通道亚型中都观察到稳健的门控,尽管平均P(P)o个每种亚型都不同(图3A类). 正如预期的那样,当移液管[InsP]减少至1μM,符合[InsP]通道选通的依赖性(38). 尽管绝对值不同P(P)o个单个InsP之间的值R通道亚型,加入纯化重组人Bcl-x的移液管溶液L(左)【rBcl-x】L(左)(1μM);SI图7]1μM InsP激活的门控显著增加在所有三种亚型中增加5到10倍(图3B类).

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Bcl-x公司L(左)增加每个InsP的单通道活性R亚型对低[InsP的反应]. (A类)1、2和3型InsP的典型单通道记录存在饱和(10μM)或过饱和(1μM)时的R[InsP]在没有或存在重组Bcl-x的情况下L(左)(1μM;rBcl-xL(左)). 保持电位为40 mV,向上偏转表示向开放状态过渡;移液管2+]为2μM。通道平均值±SEMP(P)o个每种条件下为:10μM InsP(类型1,0.108±0.04;n个=9),(类型2,0.552±0.12;n个=5),(类型3,0.713±0.09;n个= 4); 1μM InsP(类型1,0.013±0.003;n个=7),(2型,0.021±0.01;n个=6),(类型3,0.052±0.01;n个= 6); 1μM检查+1μM rBcl-xL(左)(类型1,0.131±0.06;n个=6),(类型2,0.105±0.02;n个=3),(类型3,0.354±0.08;n个= 5). (B类)Bcl-x作用的标准化总结L(左)P(P)o个1、2和3类InsPR.归一化前进行统计分析;星号表示P(P)<0.05(*)或P(P)<0.01(**),未成对学生测试。

Bcl-x的影响L(左)–InsP公司ER-Ca上的R等形相互作用2+平衡与钙2+信号发送。

这些单通道数据证实Bcl-xL(左)在功能上与所有哺乳动物亚型相互作用,扩展了先前对Bcl-x之间生物化学相互作用的观察L(左)和所有三只大鼠InsPR亚型(29). 为了确定这些相互作用对体内[加利福尼亚州2+]发送信号。首先,Ca2+ER的含量通过[Ca增加的单细胞成像来评估2+]对钙的急性抑制作出反应2+thapsigargin对内质网的吸收(29) (图4A类). 根据该技术评估,该技术间接测量ER-Ca2+在表达1型和3型通道亚型的细胞中,细胞池大小相似,而在表达2型通道亚型态的细胞中则有所减少。Bcl-x公司L(左)表达对thapsigargin释放Ca无影响2+表达1型或2型亚型的细胞池,而钙2+表达3型通道亚型的细胞的反应减少约30%(总结如下图4B类).

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Bcl-x的影响L(左)与InsP的互动内质网和细胞质钙上的R亚型2+监管。(A类)描述单个电池[Ca的典型记录2+]在缺乏细胞外钙的情况下对应用1μM他普司加菌素(TG)的反应2+在类型1、2和3 InsP中R-表达的DT40细胞与Bcl-x共存L(左)(红色)或单独的矢量(黑色)。每个记录道代表图像区域内30个单元格的平均值。使用的DT40细胞克隆与凋亡检测中使用的细胞克隆相同。(B类)峰值总结[Ca2+]对TG的反应。从至少三份独立的盖玻片收集的数据代表不少于90个细胞的平均±SEM。星号表示P(P)<0.001(***),学生未成对测试。(C类)典型单电池[Ca2+]5μg ml的瞬态响应−1InsP中的抗BCR抗体(抗IgM)表达1型、2型或3型R的DT40细胞与Bcl-x共存L(左)(红色)或单独矢量(黑色)。(D类)摘要数据表示多个试验中至少40个细胞的峰值振幅(平均值±SEM)。星号表示P(P)<0.001(***),学生未成对测试。

因为BCR结扎通过InsP诱导DT40细胞凋亡R依赖性途径,我们接下来检测了[Ca2+]响应抗IgM饱和浓度的信号。在所有三个InsP中R异构体表达细胞系,抗IgM诱发振荡[Ca2+]叠加在初始瞬态响应上的信号(图4C类). 初始峰值[Ca的振幅2+]表达1型或2型亚型的细胞反应相似。相反,初始[Ca的振幅2+]3型表达细胞的反应几乎高出2倍(图4D类). Bcl-x公司L(左)表达对初始[Ca的振幅没有影响2+]表达1型或2型InsP的细胞的反应R亚型,而[Ca的峰值振幅2+]在表达3型的细胞中短暂性减少(图4 C类D类)有趣的是,这与观察到的Bcl-x一致L(左)-诱导可释放ER-Ca总量减少2+在3型表达细胞中特异性聚集。

我们之前证明了Bcl-xL(左)表达增加了自发性InsP的概率和频率R-依赖[Ca2+]静止野生型DT40细胞的振荡(29). 这种效应归因于观察到的Bcl-xL(左)-介导的InsP敏感性增加R通道至低水平InsP可能存在于未经刺激的细胞中。因为Bcl-xL(左)在低[InsP存在的情况下,增加所有三种大鼠通道亚型的单通道活性] (图3),我们假设类似的自发InsPR依赖[Ca2+]Bcl-x中会出现信号L(左)-表达哺乳动物InsPR异构体特异性DT40细胞。Bcl-x公司L(左)表达增加了自发[Ca的频率2+]表达1型、2型或3型InsP的细胞中的振荡R亚型(图5 A类B类)并增加了自发[Ca2+]表达2型或3型亚型的细胞中的振荡(图5C类). 相反,Bcl-xL(左)对[Ca的平均振幅没有影响2+]峰值或振幅分布(未显示数据)。这些结果表明,三种哺乳动物中任何一种InsP的表达R通道亚型分别重述了野生型DT40细胞的观察结果。此外,目前的观察结果扩展了Bcl-2依赖性[Ca增加的其他报道2+]阈下激动剂刺激的振荡频率(2931).

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Bcl-x公司L(左)调节自发[Ca2+]振荡。(A类)显示自发[Ca的代表性痕迹2+]1、2或3型InsP中的振荡R-表达的DT40细胞与Bcl-x共存L(左)(红色)或单独矢量(黑色)。(B类C类)频率差异(B类)和振荡电池数量(C类)仅矢量和Bcl-x之间的(平均值±SEM)L(左)-表达细胞。数据来自至少三份独立的投保单。星号表示P(P)<0.001(***),学生未成对测试。

讨论

ER被认为通过其作为主要钙的作用而促进细胞凋亡2+细胞中的储存细胞器(34). 生理InsPR依赖钙2+由于内质网和线粒体紧密结合,信号冲击线粒体,从而确保有效钙2+两个细胞器之间的转移(25,39,40). 越来越多的证据表明,InsPR介导的钙2+在存在凋亡刺激的情况下转移到线粒体会导致线粒体膜完整性的丧失(综述见参考文献。17). 增强型InsP可能会在这一过程中提供积极反馈R活性对释放的细胞色素结合的反应c(c)进一步增强线粒体钙2+过载(41). 有人认为高水平的ER-Ca2+可能通过提供更多释放的钙使细胞对凋亡刺激敏感2+(42). 为了支持这种模式,降低ER[Ca的干预措施2+]减少线粒体钙2+摄取对细胞凋亡有保护作用(14).

尽管InsP的作用R作为促凋亡介质越来越受到重视,但对单个通道亚型的相对参与尚不清楚。在淋巴细胞中进行的反义敲除研究确定为3型(24)或类型1(23)InsP公司R作为细胞凋亡的关键介质。由于DT40-InsP中1型通道的表达恢复了凋亡敏感性,因此进一步暗示了1型通道如图所示,R-KO细胞,而具有抗caspase-3裂解的突变序列的通道表达(43,44),尽管仍具有钙的功能2+-释放通道,不赋予细胞凋亡敏感性(45). 然而,其他研究结果表明,InsP能力可能存在功能冗余R亚型可增强细胞凋亡敏感性。例如,DT40细胞中每一个单独的鸡亚型的基因缺失表明,这三种亚型的丢失是最大限度的凋亡保护所必需的(26). 在CHO细胞的siRNA研究中也报告了一定程度的冗余;然而,由于3型病毒与线粒体共定位,它能更有效地使细胞对凋亡敏感(25). 为了直接评估每种哺乳动物通道亚型增强凋亡敏感性的能力,我们表达了大鼠1、2和3型InsP内源性InsP缺乏的DT40细胞中的RR和分离出的单个克隆在不同水平上稳定表达每个亚型。我们的结果表明,所有InsPR亚型在调节抗IgM诱导的B细胞凋亡的时间过程中显然同样有效。此外,InsP的程度R依赖性细胞凋亡敏感性增强与绝对InsP相关R表达水平。值得注意的是,2型和3型通道亚型均不包含1型通道中存在的半胱氨酸天冬氨酸酶切位点(44)然而,它们在本研究中具有类似的促凋亡作用。因为不同的细胞类型表达不同水平的每种通道亚型,这些通道亚型可以根据生理状态发生变化,一种特定亚型相对于其他亚型的细胞类型特异性绝对表达水平可能解释了先前报道的一种特定亚型的显性效应。

抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL(左)都被报道通过降低钙在ER中发挥作用2+内容(34). 之前,我们确定了Bcl-x这种作用的分子基础L(左)通过证明InsP增加Bcl-x中的R活性L(左)-表达细胞扰乱了ER泵-泄漏平衡,导致钙减少2+内容(29). 我们现在显示每个哺乳动物的InsPR在功能上与Bcl-x相互作用L(左)增加InsP灵敏度,使每个信道在较低[InsP时具有较高的开放概率]. 因此,可以预期,这种效应会增加细胞对刺激的反应,否则刺激会太弱。我们观察到Bcl-xL(左)表达增加了自发[Ca的频率2+]表达每个哺乳动物InsP的细胞中的振荡R亚型和增加自发[Ca2+]表达2型或3型亚型的细胞中的振荡。然而,这增强了自发InsPBcl-x中的R活性L(左)-表达细胞导致内质网钙减少2+仅在表达3型通道亚型的细胞中含量。由于我们尚未量化不同细胞系中每个通道亚型的绝对量,因此尚不清楚3型通道的这种作用是否对该亚型具有特异性,或者它是否反映了可能比其他两种亚型更高的表达水平。如果是前者,则可能是Bcl-2/Bcl-x的表达L(左)在主要表达1型或2型通道亚型的细胞中,ER[Ca2+]这种可能性可以解释一些不同的公布结果(35). 然而,我们的结果表明,尽管所有InsPDT40细胞中表达的R亚型有助于增强自发钙2+Bcl-x存在下的释放活性L(左),只有3型通道的活性足以扰动稳态ER-Ca2+泵–导致重置的泄漏平衡,ER Ca降低2+内容。值得注意的是,3型通道的这一特性与其在Bcl-x存在下的3倍更高的单通道开放概率相关L(左)与其他两种亚型相比(图3图例)。然而,从单通道行为到全细胞反应的这种简单推断是有风险的,因为[Ca2+]生成的信号体内按督察R活性取决于通道密度,而通道密度在本研究中未在不同亚型之间进行控制,并且受到复杂的变构调节(5). 然而,这里重要的是,尽管这三个InsP当用Bcl-x表达时,R亚型提供了抗凋亡作用L(左),只有3型通道降低了ER[Ca2+].

有强有力的证据表明Bcl-2/Bcl-xL(左)表达与ER-线粒体Ca减少有关2+转移(有关最新审查,请参阅参考文献。1734). 此外,可独立于Bcl-2降低ER含量的演习(42)或恢复ER[Ca2+]在表达Bcl-2的细胞中(15)调节细胞凋亡抵抗。尽管这些观察结果支持一个模型,其中Bcl-2/Bcl-xL(左)通过降低ER-Ca增强细胞凋亡抵抗2+水平,该模型不支持不变的ER Ca观察2+许多研究中Bcl-2介导的细胞凋亡保护期间的水平(35). 此外,我们现在报告,InsPR型1和2通道与Bcl-x相互作用L(左)以一种与ER[Ca降低无关的方式给予ER-依赖性凋亡保护2+]. 因此,尽管降低了ER[Ca2+]可能提供凋亡保护,这种相关性的缺乏表明,它不是Bcl-x相互作用提供的凋亡抵抗的唯一机制,也可能不是最重要的机制L(左)与督察R.如果未降低ER[Ca2+],其他机制是什么?Bcl-x可能L(左)ER[Ca的调节2+]在细胞凋亡期间,在决定死亡程序是否继续完成方面起着重要作用。另一方面,之前在比较野生型和InsP的研究中也显示了这一点InsP的R-KO DT40细胞Bcl-x的R通道调节L(左)增加[Ca的频率2+]静止细胞中的振荡(29). 在目前的工作中,我们发现增强的自发[Ca2+]表达Bcl-x的细胞中出现峰值L(左)是表达三种InsP的细胞的共同特征R亚型。事实上,只有这个过程与InsP始终相关R-Bcl-x型L(左)-介导的细胞凋亡抗性。这些结果表明,增强的自发[Ca2+]信号转导可能是细胞凋亡抵抗的重要机制。转换InsP的机制R-Bcl-x型L(左)-介导增强自发[Ca2+]凋亡抵抗的峰值尚不清楚。然而,[Ca的频率调制2+]信号已被证明可以调节大量钙2+-敏感靶点,包括转录因子(4547). 哇巴因触发的InsPR介导的[Ca2+]振荡通过激活NF-κB增加凋亡保护(48). 因此,InsPR-Bcl-x型L(左)-介导增强自发[Ca2+]尖峰可能通过调节转录活性和基因表达使细胞“适应”更具抗凋亡能力。InsP公司R-Bcl-x型L(左)-介导的增强自发钙2+释放也可能是促进钙的有效机制2+以一种比触发线粒体通透性转变更适合刺激线粒体生物能量学的速度和幅度输送到线粒体。在这个模型中,增强的细胞生物能量学可能会增加细胞凋亡抵抗力(29,49).

总之,我们已经证明抗凋亡Bcl-xL(左)与三种哺乳动物的InsP相互作用R亚型在单通道水平发挥功能,增加通道P(P)o个针对低水平InsP当在InsP中单独表达时在缺乏Bcl-x的情况下,R缺陷的DT40细胞,这三种亚型都增强了凋亡敏感性L(左)但在Bcl-x存在下增强细胞凋亡抵抗L(左)表达两种InsP的细胞的共同生理特征R和Bcl-xL(左)增强自发[Ca2+]发送信号。相反,ER管腔[Ca的减少2+]仅在3型InsP中观察到R表达细胞。我们得出结论,细胞凋亡抵抗的主要机制是由每种哺乳动物InsP的相互作用提供的R亚型通过增强低水平[Ca的机制2+]发出信号。

方法

细胞培养和稳定细胞系的产生。

DT40细胞在37°C(95/5%空气/CO)下悬浮培养2)在RPMI培养基1640(纽约州格兰德岛GIBCO)中添加10%(vol/vol)FBS/1%鸡血清/2 mM谷氨酰胺/100单位/ml青霉素/100μg/ml链霉素。大鼠InsP将R型1、2和3 cDNA克隆到pIRES2-EGFP1载体(Clontech,Mountain View,CA)和DT40-InsP中用InsP转染R-KO细胞根据制造商的说明(马里兰州盖瑟斯堡Amaxa),通过使用Nucleofector设备,R包含或清空矢量。为了选择稳定的克隆,转染细胞在2 mg/ml G418存在下培养2周。根据GFP荧光鉴定转染细胞,并通过荧光激活细胞分选(BD,Franklin Lakes,NJ)将其进一步亚克隆到96 well板的单个孔中。InsP公司根据标准方案进行的Western blotting证实R表达,并使用红外成像Odyssey(LI-COR,Lincoln,NE)进行定量。选定InsP然后用Bcl-x转染R表达克隆L(左)在pIRES2-DsRed2向量或空pIRES2DsRed2中。稳定克隆的选择与InsP的描述基本相同除转染后的前2周内,亚克隆前需要进行几轮DsRed荧光细胞分选外,其余均为R。

电生理学。

用PBS洗涤DT40细胞两次,并将其悬浮在含有150 mM KCl、250 mM蔗糖、1.5 mM 2-巯基乙醇、10 mM Tris·HCl、0.05 mM PMSF和蛋白酶抑制剂混合物(Complete;罗氏分子生物化学公司,印第安纳波利斯)(pH 7.5)的核分离液中。使用Dounce玻璃均质器分离细胞核,并将其置于含有标准浴液(140 mM KCl、10 mM Hepes和0.5 mM BAPTA(游离[Ca2+]≈50 nM)(pH值7.1)。移液管溶液含有140 mM KCl、0.5 mM ATP和10 mM Hepes(pH 7.1)。自由[钙2+]在所有溶液中,通过添加适当的钙来调节到所需的水平2+螯合剂,如前所述(38). His-tagged重组Bcl-xL(左)如前所述进行纯化和测试(参考。29SI图7). 实验在室温下进行。数据通过使用Axopatch-1D放大器(分子器件,加利福尼亚州森尼维尔)获得,并使用QuB软件(纽约州立大学,纽约州布法罗)进行单通道分析。

钙测量和细胞凋亡分析。

将DT40细胞置于安装在倒置显微镜(Eclipse TE2000;Nikon,Melville,NY)台上的玻璃底灌注室中,并在室温下在正常培养基中与Fura-2 AM(2μM;Molecular Probes,Eugene,OR)孵育30分钟。然后用含有1.8 mM CaCl的Hanks平衡盐溶液(西格玛,圣路易斯,密苏里州)连续灌注细胞2和0.8 mM氯化镁2(pH值7.4)。Fura-2在340 nm和380 nm处交替激发,并使用基于CCD的成像系统收集和记录在510 nm处过滤的发射荧光,该成像系统运行Ultraview软件(马萨诸塞州沃尔瑟姆PerkinElmer)。染料校准是通过将实验测定的常数应用于标准方程式[Ca2+]=K(K)·β·(R(右)R(右)最小值)/(R(右)最大R(右)).

应用抗BCR抗体(20μg/ml)后测定细胞活力−1; 使用DAPI(1μg ml)−1; 分子探针)或TOTO-3染色(100 nM;分子探针),并在LSR或Calibur流式细胞仪(BD)上进行分析。

分析与统计。

将数据汇总为平均值±SEM,并使用未配对方法评估平均值之间差异的统计显著性测试或使用Tukey的事后比较测试进行单向方差分析。平均值之间的差异被认为在95%水平上具有统计学意义(P(P)< 0.05). 钙的分析2+通过使用为IGOR Pro(WaveMetrics,Oswego湖,OR)定制的宏,瞬态振幅是半自动的。

补充材料

支持数字:

致谢

我们感谢Daniel Mak博士的软件开发。这项工作得到了美国心脏协会赠款(给C.W.)和美国国立卫生研究院R01 GM/DK56328(给J.K.F.)以及K01 CA106599和P20 RR018733(给C.L.)的支持。

缩写

[加利福尼亚州2+]细胞质游离钙2+浓度
急诊室内质网
InsP公司1,4,5-三磷酸肌醇
InsP公司R(右)InsP公司受体
淘汰赛
P(P)o个开放概率
rBcl公司重组Bcl
业务连续性审查B细胞受体。

脚注

作者声明没有利益冲突。

这篇文章是PNAS直接提交的。

本文包含在线支持信息,网址为www.pnas.org/cgi/content/full/0702489104/DC1

工具书类

1Berridge MJ。自然。1993;361:315–325.[公共医学][谷歌学者]
2Taylor CW、Richardson A。药物治疗学。1991;51:97–137。[公共医学][谷歌学者]
三。Berridge MJ、Bootman MD、Roderick HL。Nat Rev摩尔细胞生物学。2003;4:517–529.[公共医学][谷歌学者]
4Taylor CW、Genazzani AA、Morris SA。细胞钙。1999;26:237–251.[公共医学][谷歌学者]
5Foskett JK、White C、Cheung K-H、Mak D-OD。生理学评论。2007;87:593–658. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
6Danial NN,Korsmeyer SJ。单元格。2004;116:205–219.[公共医学][谷歌学者]
7Fadeel B,Orrenius S。实习医学杂志。2005;258:479–517.[公共医学][谷歌学者]
8Opferman JT,Korsmeyer SJ。国家免疫组织。2003;4:410–415.[公共医学][谷歌学者]
9Breckenridge DG、Germain M、Mathai JP、Nguyen M、Shore GC。致癌物。2003;22:8608–8618.[公共医学][谷歌学者]
10Orrenius S、Zhivotovsky B、Nicotera P。Nat Rev摩尔细胞生物学。2003;4:552–565.[公共医学][谷歌学者]
11Germain M,海岸GC。科学STKE。2003;2003:第10页。[公共医学][谷歌学者]
12Annis MG、Yethon JA、Leber B、Andrews DW。Biochim生物物理学报。2004;1644:115–123。[公共医学][谷歌学者]
13Ferri KF、Kroemer G。自然细胞生物学。2001;:E255–E263。[公共医学][谷歌学者]
14Rizzuto R、Pinton P、Ferrari D、Chami M、Szabadkai G、Magalhaes PJ、Di Virgilio F、Pozzan T。致癌物。2003;22:8619–8627.[公共医学][谷歌学者]
15Scorrano L、Oakes SA、Opferman JT、Cheng EH、Sorcinelli MD、Pozzan T、Korsmeyer SJ。科学。2003;300:135–139.[公共医学][谷歌学者]
16Duchen先生。生理学杂志(伦敦)2000;529:57–68. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
17Hajnoczky G、Csordas G、Das S、Garcia-Perez C、Saotome M、Sinha Roy S、Yi M。细胞钙。2006;40:553–560. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
18Shibaski F、McKeon F。细胞生物学杂志。1995;131:735–743. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
19Wang HG、Pathan N、Ethell IM、Krajewski S、Yamaguchi Y、Shibasaki F、McKeon F、Bobo T、Franke TF、Reed JC。科学。1999;284:339–343.[公共医学][谷歌学者]
20Goll DE、Thompson VF、Li H、Wei W、Cong J。生理学评论。2003;83:731–801.[公共医学][谷歌学者]
21Nakagawa T,Yuan J。细胞生物学杂志。2000;150:887–894. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
22Blackshaw S、Sawa A、Sharp AH、Ross CA、Snyder SH、Khan AA。美国财务会计准则委员会J。2000;14:1375–1379.[公共医学][谷歌学者]
23Jayaraman T,Marks阿肯色州。分子细胞生物学。1997;17:3005–3012. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
24Khan AA、Soloski MJ、Sharp AH、Schilling G、Sabatini DM、Li SH、Ross CA、Snyder SH。科学。1996;273:503–507.[公共医学][谷歌学者]
25Mendes CC、Gomes DA、Thompson M、Souto NC、Goes TS、Goes AM、Rodrigues MA、Gomez MV、Nathanson MH、Leite MF。生物化学杂志。2005;280:40892–40900.[公共医学][谷歌学者]
26Sugawara H、Kurosaki M、Takata M、Kurosa T。EMBO J。1997;16:3078–3088. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
27Chen R、Valencia I、Zhong F、McColl KS、Roderick HL、Bootman MD、Berridge MJ、Conway SJ、Holmes AB、Mignery GA等。细胞生物学杂志。2004;166:193–203. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
28Oakes SA、Scorrano L、Opferman JT、Bassik MC、Nishino M、Pozzan T、Korsmeyer SJ。美国国家科学院程序。2005;102:105–110. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
29怀特C、李C、杨J、彼得伦科NB、马德什M、汤普森CB、福斯科特JK。自然细胞生物学。2005;7:1021–1028. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
30Zhong F、Davis MC、McColl KS、Distelhorst CW。细胞生物学杂志。2006;172:127–137。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
31Palmer AE、Jin C、Reed JC、Tsien RY。美国国家科学院程序。2004;101:17404–17409. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
32Foyouzi-Youssefi R、Arnaudeau S、Borner C、Kelley WL、Tschopp J、Lew DP、Demaurex N、Krause KH。美国国家科学院程序。2000;97:5723–5728。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
33Pinton P、Ferrari D、Magalhaes P、Schulze-Othoff K、Di Virgilio F、Pozzan T、Rizzuto R。细胞生物学杂志。2000;148:857–862. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
34Pinton P,Rizzuto R。细胞死亡不同。2006;13:1409–1418.[公共医学][谷歌学者]
35Distelhorst CW,海岸GC。致癌物。2004;23:2875–2880.[公共医学][谷歌学者]
36Niiro H,Clark EA。国家免疫学评论。2002;2:945–956.[公共医学][谷歌学者]
37Mak D-OD、White C、Ionescu L、Foskett JK。在:钙信号研究方法。编辑Putney JW Jr。佛罗里达州博卡拉顿:CRC;2005年,第203-229页。[谷歌学者]
38Mak DO、McBride S、Foskett JK。美国国家科学院程序。1998;95:15821–15825. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
39Hajnoczky G、Csordas G、Madesh M、Pacher P。细胞钙。2000;28:349–363.[公共医学][谷歌学者]
40Rizzuto R、Pinton P、Carrington W、Fay FS、Fogarty KE、Lifshitz LM、Tuft RA、Pozzan T。科学。1998;280:1763–1766.[公共医学][谷歌学者]
41Boehning D、Patterson RL、Sedaghat L、Glebova NO、Kurosaki T、Snyder SH。自然细胞生物学。2003;5:1051–1061。[公共医学][谷歌学者]
42Pinton P、Ferrari D、Rapizzi E、Di Virgilio F、Pozzan T、Rizzuto R。EMBO J。2001;20:2690–2701. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
43Haug LS、Walaas SI、Ostvold AC。神经化学杂志。2000;75:1852–1861.[公共医学][谷歌学者]
44Hirota J、Furuichi T、Mikoshiba K。生物化学杂志。1999;274:34433–34437.[公共医学][谷歌学者]
45De Koninck P,Schulman H。科学。1998;279:227–230.[公共医学][谷歌学者]
46Dolmetsch RE、Lewis RS、Goodnow CC、Healy JI。自然。1997;386:855–858.[公共医学][谷歌学者]
47Hu Q、Deshpande S、Irani K、Ziegelstein RC。生物化学杂志。1999;274:33995–33998.[公共医学][谷歌学者]
48Li J、Zelenin S、Aperia A、Aizman O。《美国肾脏病杂志》。2006;17:1848年至1857年。[公共医学][谷歌学者]
49Hammerman PS、Fox CJ、Thompson CB。生物化学科学趋势。2004;29:586–592.[公共医学][谷歌学者]

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