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美国国家科学院院刊。2010年4月27日;107(17):7811–7816。
2010年4月7日在线发布。 数字对象标识:10.1073/pnas.1000063107
预防性维修识别码:下午2867920
PMID:20375281

Trs85将Ypt1-GEF TRAPPIII引导至吞噬体以促进自噬

关联数据

补充资料

摘要

巨自噬(以下简称自噬)是真核细胞中普遍存在的一种过程,它与细胞和生物体生理学的各个方面都有密切关系。自噬的形态学特征是形成双膜细胞溶质小泡,即自噬体,它隔离细胞质货物并将其传递到溶酶体或液泡。因此,自噬涉及动态膜动员,但形成自噬体的脂质来源和膜传递机制尚不明确。TRAPP复合物是激活Rab GTPase Ypt1的多聚鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF),该酶是分泌所必需的。在这里,我们描述了这种复合物的另一种形式(TRAPPIII),它作为Ypt1的自噬特异性GEF。TRAPPIII复合物的Trs85亚单位将Ypt1 GEF导向参与自噬体形成的吞噬细胞组装位点(PAS)。与Ypt1 GEF直接作用于PAS的观察结果一致,我们发现Ypt1对自噬至关重要。这是Rab GEF的一个例子,它专门针对典型的自噬体形成。

关键词:狂犬病、应激、贩卖、液泡、酵母

自噬是一种分解代谢过程,其中受损或多余的细胞质成分在应激条件下降解;它在真核生物中进化保守,与发育和生理学密切相关(1,2). 自噬的形态学特征是形成双膜细胞溶质小泡,即自噬体,它隔离细胞质。然后自噬体与溶酶体融合,导致货物降解。自噬体形成的机制与分泌或内吞途径中用于囊泡形成的机制不同,据说是从头开始的,因为它不是通过预先存在的细胞器直接出芽而发生的。相反,有核结构,即吞噬体,似乎通过增加膜而膨胀,可能通过囊泡融合。这种机制的一个结果是,它可以隔离任何大小的货物,包括完整的细胞器或入侵微生物,而这种能力对自噬功能至关重要。当诱导自噬时,对膜的需求很大,该领域的一个主要问题是膜的来源;几乎每个细胞器都参与了这个作用(). 早期分泌途径可能是自噬的膜来源之一(4,5).

Rab GTPases是膜交通的关键调节因子,介导包括囊泡栓系和膜融合在内的多种事件。这些分子开关在非活性构象(GDP-结合构象)和活性构象之间循环。酵母Rab Ypt1,对ER-Golgi和Golgi交通至关重要(6)被称为TRAPP的多聚鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)激活(7,8). 已确定TRAPP复合物的两种形式(9). 这两个复合物共享几个亚单位,包括四个(Bet3、Bet5、Trs23和Trs31),这四个亚单位对激活Ypt1至关重要。最近描述了这些亚单位如何促进核苷酸交换活性(10). 复合物的第一种和较小形式TRAPPI调节ER-Golgi流量(11). 第二个和更大的综合体TRAPPII负责调节高尔基交通(12,13). 这两种复合物都是将囊泡束缚到受体室所需的束缚因子。TRAPPI复合物识别ER衍生囊泡上的外壳(COPII)(11)而TRAPPII复合物识别高尔基衍生囊泡上的外壳(COPI)(12,13). TRAPPII特有的亚单位,与COPI涂层复合物结合(13). 我们建议TRAPPII特异性亚单位掩盖TRAPPI上的COPII结合位点,从而将该GEF转化为识别新类别囊泡的栓系因子(10,13).

TRAPP复合物包括三个非必需亚单位Trs33、Trs65和Trs85(9,14). 先前的研究表明,Trs85是细胞质到液泡靶向(Cvt)通路(一种特殊类型的自噬)和大自噬(细胞质的非特异性自噬(15,16). 这些早期的研究没有解决Cvt通路和自噬是否需要Trs85或TRAPP的自由库。在这里,我们证明Trs85是第三个TRAPP复合物TRAPPIII的一部分,TRAPPIII在自噬中起特殊作用。TRAPPIII是一个Ypt1全球环境基金,由Trs85亚单位针对PAS。与这一建议一致,我们还表明Ypt1对特异性和非特异性自噬都是必需的。

结果

Trs85是Ypt1全球环境基金第三个TRAPP复合体的组成部分。

酵母自噬需要Trs85的发现(15,16)提出可能存在一个单独的Trs85池,在自噬相关过程中发挥作用。为了解决这一可能性,我们在Superdex-200柱上分离细胞液,并对Trs85、Trs65和Trs33的柱馏分进行吸光度测定。Trs33和Trs65(TRAPPII特异亚单位)标记了TRAPPI和TRAPPII复合物在这些组分中的位置(图1A类,中部底部). 有10个TRAPP亚单位(Trs130、Trs120、Trs85、Trs65、Trs33、Trs31、Trs23、Trs20、Bet5和Bet3)。其中三个亚基(Trs130、Trs120和Trs65)是TRAPPII所特有的(9,14). Trs33在分数8、9(TRAPPII)和12(TRAPPI)中达到峰值(图1A类),而Trs65-myc主要在组分8和9中发现(TRAPPII)。通过监测表位标记的Trs85(Trs85-myc),确定Trs85在这些组分中的位置,该表位标记版本被证明具有功能(图S1A类B类). 在Superdex-200色谱柱上,Trs85-myc的含量高于Trs65-myc,且主要存在于8–10色谱柱馏分中(图1A类,顶部中部).

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Trs85不与Trs130、Trs120和Trs65共沉淀。(A类)Trs85存在于Superdex-200柱馏分8-10中。分离纯化的裂解产物(来自菌株SFNY1295和SFNY1302),并用抗myc抗体进行Western blot分析(顶部中部)或抗Trs33抗体(底部). (B类)Trs130、Trs120和Trs65不会与裂解物中的Trs85共沉淀。用抗myc抗体对清除的裂解产物进行免疫沉淀,并对所示TRAPP亚单位进行免疫印迹。顶部用抗myc抗体印迹下部具有亚单位特异性抗体。星号表示Trs120的降解产物。

Trs85-myc的分馏表明可能存在一个Trs85池,该池在TRAPPI或TRAPPII中均不存在。为了解决这种可能性,我们从裂解物中免疫沉淀Trs85-myc,并将沉淀的TRAPP亚单位与Trs33-myc和Trs65-myc的沉淀进行比较。这些数据表明,Trs85与Trs33-myc和Trs20共沉淀,但不与Trs65-myc、Trs130或Trs120共沉淀(或者Trs120的分解产物,参见图1B类和参考。9) (图1B类).

为了鉴定与Trs85共沉淀的其他TRAPP亚单位,我们分离了从Trs85-myc菌株制备的放射性标记裂解物,并从Superdex-200柱馏分8沉淀Trs85;通过分离未标记的裂解物来鉴定沉淀物中的污染蛋白质。该分析表明,Trs85-myc与Trs33、Trs31、Trs23、Bet3、Trs20和Bet5共沉淀(图2A类,将车道1与车道2中的未标记控制进行比较)。通过从馏分8中沉淀Trs85-myc并对Trs33、Trs31、Trs23、Bet3、Trs20和Bet5进行印迹,确认了这些共沉淀带的一致性(图2B类). TRAPPII特异性亚单位Trs65、Trs130、Trs120和Trs120的分解产物(参见图2C类)未在馏分8的Trs85-myc沉淀物中检测到(比较车道2和车道1中的Trs120-myc沉淀物图2C类). 总之,这些发现表明Trs85不是TRAPPII复合物的组成部分。此外,当对含有Trs85-myc的裂解物进行分馏时,没有一个小TRAPP亚单位能从馏分12(TRAPPI)中沉淀出来(图2,将车道2中的TRAPPI复合体与车道1和车道3中的未标记控制进行比较),当Bet3-myc从分数12中沉淀时,未检测到Trs85(图S2). 总之,这些发现表明Trs85不是TRAPPI或TRAPPII复合物的组成部分,后者是ER-Golgi和Golgi交通所必需的(9,12). 与这一观察结果一致,我们观察到从内质网通过高尔基复合体运输液泡蛋白酶Prc1在trs85型Δ电池(图S3A类)或影响细胞生长(图S3B类). 虽然早期的研究表明Trs85是TRAPPI和TRAPPII复合物的一个亚单位(9),我们在这里报告的数据表明情况并非如此。相反,Trs85似乎是第三种TRAPP复合物的特定成分,称为TRAPPIII,它是自噬和Cvt途径所必需的(参见图S4以总结不同TRAPP复合物中的亚基)。TRAPP络合物的早期表征是通过从Superdex-200柱馏分中沉淀Bet3-myc来完成的(9);由于Bet3存在于所有三种TRAPP复合物中,我们推测在早期研究中TRAPPIII没有从TRAPPI和TRAPPII中分离出来。

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识别激活Ypt1的第三个TRAPP复合物。(A类)Trs85-myc与Trs33、Trs31、Trs23、Bet3、Trs20和Bet5共沉淀。对放射性标记的裂解物(分别来自菌株SFNY1295和NY915)进行分级,并对级分8进行免疫沉淀,如材料和方法. (B类)确认与Trs85共沉淀的TRAPP亚单位。将由菌株SFNY1295制备的裂解物在Superdex-200柱上分馏。用抗myc抗体免疫沉淀组分8,并用所示TRAPP亚单位的抗体进行Western blot分析。(C类)Trs130、Trs120和Trs65不与来自馏分8的Trs85共沉淀。对放射性标记的裂解物(来自菌株SFNY1301和SFNY1295)进行分离,并对部分8进行免疫沉淀。Trs65上方出现的两个暗带是污染物(请参阅中未标记的控件A类车道2)。星号表示Trs120的降解产物。()Trs85不是TRAPPI复合物的成分。分离放射性标记的裂解物(来自菌株SFNY1295、SFNY656和NY915),并对部分12进行免疫沉淀。(电子)TRAPPIII是Ypt1全球环境基金。TRAPPII从含有TAP标记Trs65(SFNY1075)的菌株中纯化,TRAPPIII从表达TAP标记的Trs85(SFNY1080)的菌株通过用IgG-Sepharose微球培养裂解液纯化(8). 然后使用这些小球检测GTPγS对Ypt1的摄取。将显示的数据归一化为IgG-Sepharose微球上Trs33的含量。

TRAPPIII复合物包含Ypt1全球环境基金活动所需的所有亚单位(10). 为了确定Trs85是否是功能性Ypt1 GEF的组成部分,我们将TAP标记的Trs85固定在IgG-Sepharose微球上,并评估其刺激GTPγS在Ypt1上摄取的能力。作为对照,我们还检测了TRAPPII(TAP-tagged Trs65),其Ypt1 GEF活性与TRAPPI相当(10). TAP标记的Trs85和Trs65都刺激了Ypt1对GTPγS的摄取,达到大致相同的水平(图2电子). 这些发现表明,Trs85是Ypt1全球环境基金的一个组成部分,与TRAPPI和TRAPPII不同。

非特定自噬需要Ypt1。

观察到自噬需要Ypt1全球环境基金的一个组成部分(15,16)表明此事件可能还需要Ypt1。为了解决这种可能性,我们检测了这种GTPase在自噬中的作用。Ypt1是ER-Golgi贩运机制的重要组成部分,其丢失会导致细胞死亡(6,17). 为了避免这个问题,我们使用了条件密码1突变体。这个埃及1-1,密码1-3密码1A136D型突变体是温度条件下的部分功能丧失等位基因YPT1型在非许可温度下阻止ER-Golgi通信(18). 为了开始我们的分析,我们使用了Pho8Δ60(缺乏N末端60氨基酸的空泡碱性磷酸酶)分析,这为测量自噬活性提供了一种定量方法(19). 在野生型酵母中,氮饥饿诱导自噬并将Pho8Δ60从胞质溶胶输送到液泡腔中,从而导致Pho8的激活。这个埃及1-1突变体在所有温度下都生长不良,在允许温度(30°C)和非允许温度(14°C)下,Pho8Δ60的激活都有缺陷(图3A类). 这个埃及镑1A136D型相对于同基因亲本菌株,突变体在允许温度(25°C)下的活性有所降低,在37°C下Pho8Δ60活性基本上完全阻断(图S5A类),而密码1-3在容许温度(25°C)下基本正常,但在37°C下受阻(图3A类)表明这两种情况下的自噬功能均受损。这些结果也表明该缺陷不是等位基因特异性的。

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Ypt1参与酵母的非特异性自噬。(A类)同基因野生型(WT)和指示的密码1突变菌株在允许温度(30℃或25℃)的生长培养基(SMD)中培养至指数期,然后转移至非允许温度(14℃或37℃);这个埃及1-1突变体对生长具有低温敏感性,并在14°C下进行了分析。同时,在每个温度下将细胞切换到氮气饥饿(SD-N)培养基中4小时。收集每个条件下的细胞裂解液,并对Pho8Δ60活性进行分析。误差条指示SE(B类)等基因野生型和密码1突变菌株用GFP-Atg8转化,生长到指数阶段,如A类然后转移到非允许温度下30分钟。添加雷帕霉素(0.2μM)4小时。显示GFP-Atg8和液泡限制膜的外荧光图像(用FM 4–64染色)。(比例尺,2.5μm)

作为分析自噬的第二种方法,我们检测了自噬蛋白Atg8(融合到GFP)向液泡的移位。在野生型细胞中,GFP-Atg8定位于PAS和胞浆。雷帕霉素治疗可诱导自噬并导致GFP-Atg8进入液泡。这个过程可以通过空泡腔内的GFP信号来证明。在允许或非允许温度下,所有野生型菌株都在PAS和/或空泡腔中显示GFP-Atg8定位(图3B类,图S5B类). 相比之下密码1-3密码1A136D型在非许可温度下的突变体,以及埃及1-1在任何一种温度下,菌株都显示出GFP-Atg8转运的阻断,如雷帕霉素处理后突变细胞的液泡腔中缺乏GFP信号所示(图3B类图S5B类).

自噬需要通过分泌途径的膜流(4,5)我们观察到的自噬缺陷可能是分泌受阻的间接结果。出于这个原因,我们还分析了密码1-2突变体,对生长不敏感,在体外但在体内阻断膜交通(17). 这个密码1-2突变体显示Pho8Δ60活性缺陷(图S5A类)以及在高温下向液泡输送GFP-Atg8(图S5B类). 虽然我们在空泡腔内偶尔观察到GFP荧光密码1-2突变体,表现出空泡GFP-Atg8定位的细胞百分比为17%密码1-2相比之下,37°C时野生型为90%。

以前的研究表明trs85型Δ突变体在自噬体形成中有缺陷(16)以及GFP-Atg8对PAS的本地化(15). 为了将Ypt1和Trs85置于自噬途径中,我们检测了GFP-Atg8在两种不同的细胞中的定位密码1等位基因。我们发现,在PAS中,GFP-Atg8点减少了约24%、47%和26%trs85型Δ,密码1-2、和密码1-3分别是突变体(图S6A类). 此外,与野生型相比,这些突变体显示每个细胞具有一个以上GFP-Atg8点的细胞数量显著增加(图S6B类)这表明Atg8在PAS的招募和本地化方面存在缺陷。结合先前的数据,这些结果表明Ypt1和Trs85在自噬体的生物发生中起作用。

特定自噬需要Ypt1。

为了扩展我们对Ypt1在自噬中的作用的分析,我们检测了一种选择性自噬类型,即Cvt途径,该途径将常驻水解酶氨肽酶I(prApe1)的前体形式传递到液泡,在液泡中被蛋白水解激活。正如预期,atg1处累积prApe1的Cvt途径缺陷的Δ突变细胞(图4). 相反,野生型细胞主要含有成熟型Ape1(图4). 这个密码1突变菌株在prApe1的加工过程中表现出不同的缺陷,包括部分缺陷(埃及1-1,密码1-2、和ypt1-3)以完成区块(密码1第136天). 一般来说,在允许温度和非允许温度下可以看到等效的缺陷,这表明Cvt途径对Ypt1的功能状态特别敏感。突变蛋白很可能即使在允许的温度下也不能保持完整的功能。这些结果表明Ypt1在特异性自噬中发挥作用。

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这个密码1突变体对Cvt途径有缺陷。等基因野生型和密码1突变菌株用于图3和一个atg1处Δ对照菌株在富培养基(SMD)中以指示的允许温度培养至指数期,然后移至指示的非允许温度培养60分钟。蛋白质提取物通过SDS/PAGE进行解析,并用抗Ape1抗血清进行Western blot分析。prApe1和成熟Ape1的位置如图所示。

A成分活性密码1突变体抑制trs85型Δ缺陷。

如果Ypt1参与将膜流导向自噬途径,我们假设Ypt1的高表达可能显示自噬活性增强。因此,我们过度表达Ypt1,并使用Pho8Δ60检测自噬。富培养基中自噬活性无变化;然而,饥饿后,我们观察到Pho8Δ60活性增加了约30%(图5A类)表明Ypt1是自噬过程的限制因素。

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Ypt1过度表达增强了自噬,组成活性Ypt1绕过了对其GEF的要求。(A类)野生型(WT;TN124),atg1处Δ和Ypt1过表达(OE Ypt1)细胞在30℃下生长,并转移到SD-N培养基中培养4 h。蛋白质提取物通过Pho8Δ60分析进行分析。误差条表示SE。星号表示与WT级别的显著差异,P(P)< 0.05. (B类)重量,atg1处Δ和密码1Q67L型细胞的生长和分析与A类. (C类)重量,atg1处Δ,以及trs85型携带空载体或编码Ypt1或Ypt1的质粒的Δ细胞Q67L型在富培养基至指数生长阶段生长。蛋白质提取物通过SDS/PAGE进行解析,并用抗Ape1抗血清进行Western blot分析。

我们通过确定Ypt1的组成活性(即GTP-结合)形式是否影响自噬来扩展我们的分析。首先,我们表示密码1Q67L型突变体在镀锌1启动子并检测对非特异性自噬的影响。即使在基础条件下(营养丰富的培养基),当存在密码1Q67L型(图5B类). 饥饿诱导自噬时,活性也有类似的增加(图5B类). 其次,为了进一步研究含Trs85的TRAPPIII复合物作为Ypt1自噬特异性GEF的作用,我们表达了组成活性密码1Q67L型因以下原因而删除的菌株中的突变体TRS85型并监测对Cvt通路的影响。如前所述trs85型Δ突变体只积累了Ape1的前体形式,类似于atg1处Δ控制应变(图5C类,车道1和3)。野生型Ypt1在trs85型Δ突变体对prApe1处理没有影响(图5C类,车道4)。相反密码1Q67L型突变体导致prApe1完全成熟,表明它能有效地传递到液泡中(图5C类,车道5)。因此,组成性活性形式的Ypt1抑制了由Trs85丢失引起的Cvt通路中的缺陷。

Trs85将Ypt1引导至PAS。

Trs85是自噬所必需的观察结果(15,16)并且是Ypt1的自噬特异性GEF的一部分,这增加了TRAPPIII靶向PAS的可能性。为了解决这一点,我们检查了Trs85和Ypt1的定位。在酵母中,自噬体被认为是在PAS形成的。因此,如果Ypt1和Trs85在自噬中起直接作用,那么它们应该定位于PAS。因此,我们将Ypt1和Trs85的定位与Trs65和Trs130进行了比较。Trs65和Trs130仅存在于TRAPPII复合物中,而Trs65不需要用于Cvt途径或自噬(15,16). 所有蛋白质都用GFP标记,并用RFP-Ape1(PAS标记物)在细胞中表达。细胞生长到中期,然后饥饿45分钟,然后确定RFP-Ape1和GFP标记蛋白之间的共定位程度。Ypt1和Trs85与PAS共定位的比率远高于Trs65或Trs130(分别约为44%、34%、4%和10%)(图6表S1). 缺少细胞atg1处Δ在自噬体形成中有缺陷,导致自噬蛋白在PAS处积聚(20). 因此,我们检测了Ypt1和TRAPP亚基在atg1处Δ应变。我们发现在缺乏Atg1的情况下,共定位增加,这在Trs85中最为明显(图6表S1);然而,即使在atg1处Δbackground、Trs65和Trs130与PAS标记没有显示出显著的共定位。为了验证Trs85的点状外观不是由于三重GFP标签的多重聚合,我们在多重敲除(MKO)菌株中表达了Trs85-3xGFP。MKO菌株缺乏24自动液位计已知自噬体形成所需的基因酿酒酵母(21). 当Trs85-3xGFP在MKO株中表达时,伴随弥散细胞溶质染色,偶尔出现点状突起(图S7). 观察到的少数Trs85-3xGFP点在富培养基或饥饿条件下均未与RFP-Ape1共定位,表明该嵌合体在缺乏Atg蛋白的情况下不会聚集,也不会与prApe1共同定位。这些发现表明,Trs85定位于PAS,而不是Trs65或Trs130,并且这种定位依赖于Atg蛋白。与Trs85和Trs65位于单独的TRAPP复合物中的概念一致,我们发现Trs85的细胞质池更大(图6图S8A类).

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Ypt1和Trs85本地化为PAS。(A类)野生型(WT,SEY6210),atg1处Δ(WHY1),第9天Δ(JKY007),以及trs85型表达RFP-Ape1和GFP-Ypt1的质粒转化Δ(YJH3)细胞;(B类)WT(YJH9),atg1处Δ(YCB151),以及第9天表达整合RFP-Ape1和Trs85-3xGFP的Δ(MDY15)细胞;(C类)WT(SFNY1573)和第9天Δ表达Trs65-3xGFP的菌株(MDY12);或()的第9天表达Trs130-3xGFP(MDY10)的Δ菌株在SMD培养基中培养至指数期,然后转移至SD-N培养基中45分钟。然后通过荧光显微镜分析细胞。箭头标记重叠的GFP-Ypt1和RFP-Ape1点,以及重叠的Trs85-3xGFP和RFP-Ape1点。(比例尺,2.5μm)

我们还研究了这些亚单位在第9天Δ和第11天Δ应变。Atg9或Atg11的缺失导致与RFP-Ape1共定位的Trs85或Ypt1水平相对于atg1处Δ应变,但缺失对Trs65或Trs130的低水平共定位没有显著影响(表S1). Atg11是Atg9运动所必需的,Atg9是自噬相关通路的假定膜载体(22,23)至PAS。Trs85和Ypt1在第9天Δ和第11天Δ相对于atg1处Δ菌株与Ypt1及其GEF系留Atg9膜的假设一致,Atg9是自噬隔离囊泡生物生成所需的膜。与此建议一致,我们发现Atg9的外周池与Ypt1共定位(85%±6的细胞至少有一个重叠的点状突起,n个=211个单元;图S8B类). 最后,我们在没有Trs85的情况下监测了Ypt1的定位。GFP-Ypt1与RFP-Ape1共定位从野生型菌株中的约44%下降到野生型菌株的12%trs85型Δ背景(图6表S1). 总之,这些发现表明Trs85在将Ypt1导向PAS中发挥作用。

讨论

这里我们描述了TRAPP复合体的第三种形式,TRAPPIII,它包含Trs85,是Ypt1的GEF。此外,我们发现TRAPPIII和Ypt1是Cvt途径和非选择性自噬所必需的。自噬相关过程中的缺陷密码1我们分析的突变体不是阻断内质网到高尔基体交通的间接结果,因为这些表型是在分泌交通正常的条件下观察到的。同样,Trs85的丢失对分泌途径没有影响,但会破坏特异性和非特异性自噬。我们还发现Trs85和Ypt1,而不是TRAPPII特异性亚基Trs65和Trs130,定位于PAS。尽管之前的研究表明Trs85参与了这些过程(15,16)到目前为止,Trs85、TRAPP和自噬之间的关系尚不清楚。我们在此报告的研究结果表明,TRAPPIII和Ypt1在Cvt通路和自噬中发挥直接作用。此外,它们暗示Trs85将Ypt1 GEF,TRAPPIII导向吞噬细胞以促进自噬。

我们的实验表明,Ypt1对特异性和非特异性自噬都至关重要(图35). 根据我们在此报告的结果和之前的发现,我们认为TRAPPIII和Ypt1是Cvt囊泡和自噬体形成所需的膜栓系事件所必需的。最近有报道称,Cvt通路和自噬也需要Ypt1效应器COG(24). COG复合体包含两个叶,A和B(25). 自噬体的形成需要A叶,而不是B叶(24). 与Cvt囊泡形成需要TRAPPIII和Ypt1的提议一致,prApe1对外源性添加的蛋白酶敏感trs85型Δ电池(15,16)Atg8在trs85型Δ和密码1突变体(15,16) (图S6). Atg9定位方面的缺陷之前在trs85型Δ电池(15). 总之,这些结果表明,在Atg9被招募到PAS之后,但在Atg8招募之前或阶段,需要TRAPPIII和Ypt1。

我们的研究结果表明,酵母细胞含有三种Ypt1的GEF:TRAPPI、TRAPPII和TRAPPIII。TRAPP复合物在ER-Golgi流量(TRAPPI)中起作用(9,11)、高尔基交通(TRAPPII)(9,12)和自噬(TRAPPIII)。所有三个复合物都共享几个亚基(Bet3、Trs23、Bet5和Trs31),这些亚基对Ypt1 GEF活动以及Trs20和Trs33至关重要。Trs65(在高等真核生物中不存在)、Trs120和Trs130对TRAPPII是特异性的,而Trs85只存在于TRAPPIII中(图S4). 我们先前假设TRAPPII特异性亚单位Trs120和Trs130将Ypt1/Rab1 GEF活性靶向COPI包衣囊泡(10,13). 这里我们显示TRAPP亚单位Trs85将Ypt1 GEF活动靶向PAS。因此,某些TRAPP亚单位充当适配器,将核心GEF成分带到细胞的不同部分(10,13). PAS中与Trs85相互作用的细胞成分是当前研究的重点。

材料和方法

应变和介质。

本研究中使用的酵母菌株列于表S2如前所述,菌株在培养基(SMD、YPD、YPL和YTO)中生长(20,26). 为了诱导自噬,细胞被转移到SD-N或用雷帕霉素处理(20).

免疫印迹和定量分析。

如前所述分析用于蛋白质印迹分析的蛋白质样品(20).

荧光显微镜。

细胞在SMD选择性培养基中培养至中期。对于饥饿实验,将细胞转移到SD-N中45分钟。使用Olympus IX71荧光显微镜(Olympus)在DeltaVision系统上观察荧光信号。这些图像由Photometrics CoolSNAP总部摄像头(Roper Scientific,Inc.)拍摄,并使用softWoRx软件(Applied Precision)进行解卷。

核苷酸交换分析。

从菌株SFNY1080和SFNY1075中纯化TRAPP,并如前所述测量GTPγS的摄取(8).

凝胶过滤分析和免疫沉淀。

如前所述,对酵母细胞进行放射性标记(9). 一等分(200×106在Superdex 200凝胶过滤柱上应用放射性标记的裂解液或10 mg清除的裂解液,并收集1 mL的馏分。分数(8,12)用抗myc抗体进行免疫沉淀,并用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分析。

其他分析。

如前所述进行Pho8Δ60分析(16).

补充材料

支持信息:

致谢

这项工作得到了公共卫生服务拨款GM53396(D.J.K.)和霍华德·休斯医学研究所(S.F.-N.)的支持。S.F.-N.是霍华德·休斯医学研究所的研究员,D.B.和S.M.是博士后助理。J.H.B.拥有Burroughs Wellcome基金颁发的传染病发病机制研究奖。J.H.拥有加拿大胃肠病学协会加拿大卫生研究院/加拿大克罗恩和结肠炎基金会的博士后奖学金。

脚注

作者声明没有利益冲突。

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1黄J,Klinsky DJ。自噬与人类疾病。细胞周期。2007;6:1837–1849.[公共医学][谷歌学者]
2水岛N、莱文B、克尔沃AM、克林斯基DJ。自噬通过细胞自我控制与疾病作斗争。自然。2008;451:1069–1075. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
三。雷吉奥里F.1。自噬的膜起源。当前最高开发生物。2006;74:1–30. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
4Hamasaki M,Noda T,Ohsumi Y。早期分泌途径有助于酵母自噬。细胞结构功能。2003;28:49–54.[公共医学][谷歌学者]
5Reggiori F等。Cvt囊泡和自噬体组装需要分泌途径的早期阶段,但不需要内体酿酒酵母.分子生物学细胞。2004;15:2189–2204. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
6Segev N,Mulholland J,Botstein D。酵母GTP-结合YPT1蛋白和哺乳动物对应物与分泌机制相关。单元格。1988;52:915–924.[公共医学][谷歌学者]
7Jones S,Newman C,Liu F,Segev N。TRAPP复合物是Ypt1和Ypt31/32的核苷酸交换物。分子生物学细胞。2000;11:4403–4411. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
8Wang W,Sacher M,Ferro-Novick S.TRAPP刺激Ypt1p上的鸟嘌呤核苷酸交换。细胞生物学杂志。2000;151:289–296. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
9Sacher M等,TRAPP I与ER-Glgi转运中栓系的特异性有关。分子细胞。2001;7:433–442.[公共医学][谷歌学者]
10Cai Y等。TRAPP膜束缚复合物激活Rab-Ypt1p的结构基础。单元格。2008;133:1202–1213. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
11Cai H等。TRAPPI通过结合外壳亚单位Sec23来连接COPII囊泡。自然。2007;445:941–944。[公共医学][谷歌学者]
12Cai H、Zhang Y、Pypart M、Walker L、Ferro-Novick S.突变株第120条中断从早期内体到晚期高尔基体的交通。细胞生物学杂志。2005;171:823–833. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
13Yamasaki A等人。mTrs130是哺乳动物TRAPPII复合物的组成部分,该复合物是与COPI涂层囊泡结合的Rab1 GEF。分子生物学细胞。2009;20:4205–4215. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
14Sacher M,Barrowman J,Schieltz D,Yates JR,III,Ferro-Novick S.TRAPP五个新亚基的鉴定和表征。欧洲细胞生物学杂志。2000;79:71–80.[公共医学][谷歌学者]
15Meiling-Wesse K等人,Trs85(Gsg1)是TRAPP复合物的一种成分,在通过Cvt途径选择性自噬期间,需要它来组织前自噬体结构。生物化学杂志。2005;280:33669–33678.[公共医学][谷歌学者]
16Nazarko TY,Huang J,Nicaud JM,Klinsky DJ,Sibirny AA。Trs85是巨噬细胞自噬、pexophagy和细胞质到液泡靶向作用所必需的溶脂雅罗华酿酒酵母.自噬。2005;1:37–45. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
17Bacon RA、Salminen A、Ruohola H、Novick P、Ferro-Novick S。体外运输需要GTP-结合蛋白Ypt1:高尔基体在Ypt1突变体中存在缺陷。细胞生物学杂志。1989;109:1015–1022. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
18Jedd G,Richardson C,Litt R,Segev N。Ypt1 GTPase对酵母分泌途径的前两个步骤至关重要。细胞生物学杂志。1995;131:583–590. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
19Klinsky DJ、Cuervo AM、Seglen PO。监测酵母对人自噬的方法。自噬。2007;:181–206.[公共医学][谷歌学者]
20Cheong H等,Atg17调节自噬反应的大小。分子生物学细胞。2005;16:3438–3453. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
21Cao Y,Cheong H,Song H,Klonsky DJ。体内自噬重建酿酒酵母.细胞生物学杂志。2008;182:703–713. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
22He C等。Atg11将Atg9招募到前自噬体结构对芽殖酵母的选择性自噬至关重要。细胞生物学杂志。2006;175:925–935. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
23Reggiori F、Shintani T、Nair U、Klinsky DJ。酵母中线粒体和自噬前体结构之间的Atg9循环。自噬。2005;1:101–109. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
24Yen W-L等。保守的寡聚高尔基复合体参与自噬过程中的双层囊泡形成。细胞生物学杂志。2010;188:101–114。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
25Ungar D等。哺乳动物高尔基体蛋白复合物(COG)的表征,这是正常高尔基体形态和功能所必需的。细胞生物学杂志。2002;157:405–415. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
26Kanki T,Klonsky DJ。酵母中的有丝分裂是通过选择性机制发生的。生物化学杂志。2008;283:32386–32393. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]

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