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生物化学杂志。2012年5月4日;287(19): 15205–15218.
2012年3月7日在线发布。 doi(操作界面):10.1074/jbc。M111.338665号
PMCID公司:PMC3346110型
PMID:22403410

两种膜间间隙蛋白Ups1p和Up2p在线粒体内磷脂转运中的作用*保存图片、插图等的外部文件。对象名称为sbox.jpg

关联数据

补充资料

背景:线粒体中的特定磷脂成分对线粒体活动至关重要。

结果:两种膜间空间蛋白Ups1p和Ups2p拮抗性调节磷脂酰乙醇胺向磷脂酰胆碱的转化。

结论:内质网-线粒体系留复合体和Ups蛋白在磷脂代谢和运输中具有相关功能。

意义:解读磷脂代谢的调控对于理解线粒体膜的生物发生和功能至关重要。

关键词:心磷脂、线粒体、线粒体代谢、磷脂、酵母、Mdm31、Ups蛋白质、线粒体形态、磷脂贩运

摘要

线粒体膜维持特定的磷脂组成。大多数磷脂在内质网(ER)中合成并运输到线粒体,但心磷脂和磷脂酰乙醇胺在线粒体中产生酿酒酵母内质网和线粒体之间的磷脂交换依赖于内质网-线粒体遭遇结构(ERMES)复合体,该复合体在物理上连接内质网与线粒体外膜。然而,线粒体内磷脂转运所涉及的蛋白质和机制尚不清楚。在这里,我们研究了保守的膜间空间蛋白Ups1p和Ups2p以及内膜蛋白Mdm31p在磷脂代谢中的作用。我们的数据表明,ERMES复合物、Ups1p和Mdm31p的缺失会导致线粒体磷脂代谢、线粒体形态和细胞生长方面的类似缺陷。缺乏ERMES复合物或Ups1p的细胞缺陷被Mdm31p过度表达以及Ups2p的额外损失所抑制,Ups2p拮抗Ups1p。ERMES复合物和Ups1p的联合丢失加剧了磷脂缺陷。最后,使用[14C] 丝氨酸显示Ups1p和Ups2p拮抗性调节磷脂酰乙醇胺向磷脂酰胆碱的转化。我们的结果表明,Ups蛋白和Mdm31p在线粒体磷脂生物合成中起着重要作用。Ups蛋白可能在线粒体内外膜之间的磷脂运输中起作用。

关键词:心磷脂、线粒体、线粒体代谢、磷脂、酵母、Mdm31、Ups蛋白质、线粒体形态、磷脂贩运

介绍

真核细胞内有精细的膜包裹细胞器,由一系列特征性的蛋白质和脂类组成,以形成特定的形状。例如,线粒体以外膜(OM)为界4和内膜(IM)。每个膜都有一种对线粒体功能至关重要的特定磷脂成分,例如ATP生成的氧化磷酸化(1,2),线粒体蛋白质从胞浆中导入(8)线粒体形态发生(912)和凋亡(1316). 大多数磷脂,如磷脂酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸(PS)和磷脂酰胆碱(PC),在内质网(ER)膜中合成,然后输入线粒体。然而,其他磷脂,包括磷脂酰乙醇胺(PE)和心磷脂(CL),是在线粒体中产生的。为了生产PE,PS从ER转移到OM,然后转移到IM,在IM中,Psd1p通过脱羧作用调节其转化为PE(1719). 然后PE被送回OM和ER,在那里PE被甲基化并转化为PC(20). 磷脂酸也通过OM从内质网转移到内质网,并通过涉及Pgs1p、Gep4p和Crd1p的顺序酶修饰来生产CL(2123). 显然,磷脂运输对磷脂代谢很重要。

最近的研究表明,一种将线粒体与内质网物理连接的蛋白质复合体,称为内质网-线粒体遭遇结构复合体(ERMES),促进了酵母中这两个细胞器之间的磷脂交换(24,25). ERMES复合物由ER中的一个完整蛋白质Mmm1p和四个线粒体蛋白质Mmm2p、Mdm10p、Mdm12p和Gem1p组成(2426). Mmm1p、Mmm2p和Mdm12p与管状脂质结合蛋白超家族具有序列同源性,并被提议直接与疏水性脂质结合以促进磷脂转运(27). Mmm1p、Mmm2p、Mdm10p和Mdm12p是ERMES复合体的重要组成部分,因为当这些蛋白质缺失时,ERMES复合物的点状结构不再形成(在ERMES删除的单元格中)。然而,Gem1p被提议通过控制ERMES复合物的数量和大小在磷脂转运中发挥调节作用(25). 所有ERMES蛋白最初被确定为线粒体形态发生的基本因子,因为每个ERMES蛋白质的缺失都会导致严重的线粒体形态缺陷(2833). 这些结果表明磷脂代谢和线粒体形态之间存在密切关系。

负责线粒体内脂质穿梭的蛋白质很可能位于膜间间隙(IMS)。此外,与ERMES缺失的细胞类似,线粒体内脂质转运的丢失可能会改变线粒体磷脂的组成和形态。我们以前的研究表明,两种保守的IMS蛋白Ups1p和Ups2p控制线粒体磷脂(7,34). Ups1p缺失导致CL降低,而Ups2p缺失导致PE降低(7,35). Ups2p的额外损失将恢复CL级别向上1Δ细胞,提示Ups1p和Ups2p在CL代谢中的拮抗作用。此外,向上1Δ细胞积累PS,PS是PE的前体(7). 除了磷脂缺陷外,Ups蛋白的丢失还改变线粒体的形状(7,35). 线粒体形态缺陷仅在以下情况下出现不间断电源-删除的突变体在可发酵培养基中生长,但不在不可发酵培养液中生长(7,34). 相反,无论生长介质如何,磷脂缺陷都会发生,这表明磷脂缺陷不是由于线粒体形状的改变(7). 因此,Ups1p和Ups2p是促进细胞内磷脂转运的重要候选因子。

其他可能在磷脂转运中起作用的候选蛋白是Mdm31p和Mdm32p,这两种IM蛋白具有较大的IMS结构域。与Ups和ERMES蛋白类似,Mdm31p和Mdm32p已被证明影响磷脂组成和线粒体形态(35,36). 磷脂的定量分析显示千立方米Δ和千立方米Δ线粒体(35).千立方米Δ和千立方米Δ细胞表现出与ERMES缺失细胞相似的大的球形线粒体(31,36). 此外,ERMES复合体与Mdm31p或Mdm32p的联合损失会导致合成杀伤性(36),表明其功能重叠。在此,我们进一步研究了Ups1p、Ups2p和Mdm31p在线粒体磷脂代谢和形态中的参与。我们的分析表明,这些蛋白质在线粒体磷脂生物合成中起作用。

实验程序

菌株、质粒、培养基和遗传方法

本研究中使用的酵母菌株和质粒列于表1和2,2分别是。通过PCR-介导的基因替换实现酵母基因的完全破坏(37)使用中列出的一对引物表1补充表S1. TheHIS3型(pRS303),TRP1号机组(pRS304),URA3公司(pRS306),以及kanMX4码(pRS400)基因被用作破坏标记。为了获得毫米1Δ,毫米2Δ,mdm10型Δ和中密度12Δ菌株,将合适的DNA盒导入二倍体菌株FY833/FY834(38). 在介绍了URA3公司-含有含有相应基因的单拷贝质粒(MMM1型,百万平方米,MDM10型,或MDM12型)二倍体细胞经产孢和切割获得单倍体。单倍体菌株缺乏MMM1型,百万平方米,MDM10型,或MDM12型选择染色体上带有互补质粒的基因。这些菌株还被用于进一步破坏UPS1型,通用产品2,或MDM35型基因。为了分析完全缺失菌株,将细胞培养在含有5′-氟有机酸(5′-FOA)的培养基上,以去除补体URA3公司分析前的质粒。

表1

本研究中使用的酵母菌株

姓名基因型来源父母菌株基因破坏或染色体标记的引物
FY833(单倍体WT)MATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3裁判。38
FY833/FY834(二倍体WT)MATa公司/αhis3/his3 leu2/leu2 lys2/lys2 trp1/trp1 ura3/ura3裁判。38
向上1ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 ups1::kanMX4码裁判。34
向上2ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 ups2::HIS3型裁判。7
mdm35(百万立方米)ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm35::URA3公司裁判。44
毫米1Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mmm1::kanMX4码本研究833/834财年PTM361/362型
毫米1Δ向上1Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mmm1::kanMX4 ups1::HIS3型本研究毫米1Δ1729/1730
毫米1Δ向上2Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mmm1::kanMX4以上2::HIS3型本研究毫米1Δ1744/1745
毫米1Δmdm35(百万立方米)Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mmm1::kanMX4 mdm35::HIS3型本研究毫米1ΔPTM243/244型
毫米2Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mm2::HIS3型本研究833/834财年第172/273页
毫米2Δ向上1Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mm2::kanMX4 ups1::kanMX4码本研究毫米2Δ1729/1730
毫米2Δ向上2Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mm2::kanMX4以上2::kanMX4码本研究毫米2Δ1744/1745
毫米2Δmdm35(百万立方米)Δ材料α他的3个leu2 lys2 trp1 ura3 mm2::kanMX4 mdm35::kanMX4码本研究毫米2ΔPTM243/244型
mdm10型ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm10::HIS3型本研究833/834财年第363/364页
mdm10型Δ向上1ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm10::kanMX4 ups1::kanMX4码本研究mdm10型Δ1729/1730
mdm10型Δ向上2ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm10::kanMX4以上2::kanMX4码本研究毫米2Δ1744/1745
mdm10型Δmdm35(百万立方米)ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm10::kanMX4 mdm35::kanMX4码本研究毫米2ΔPTM243/244型
中密度12ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm12::kanMX4码本研究833/834财年PTM365/366型
中密度12Δ向上1ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm12::kanMX4 ups1::HIS3型本研究中密度12Δ1729/1730
中密度12Δ向上2ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm12::kanMX4以上2::HIS3型本研究中密度12Δ1744/1745
中密度12Δmdm35(百万立方米)ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm12::kanMX4 mdm35::HIS3型本研究中密度12ΔPTM243/244型
psd2型Δdpl1型ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 psd2Δ::HIS3 dpl1型Δ::URA3公司本研究833财年PTM337/338、PTM740/741
向上1Δpsd2型Δdpl1型ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 ups1::kanMX4磅/平方英寸Δ::HIS3 dpl1型Δ::URA3公司本研究向上1ΔPTM337/338、PTM740/741
向上2Δpsd2型Δdpl1型ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 ups2::HIS3 psd2Δ::kanMX4 dpl1Δ::URA3公司本研究向上2ΔPTM337/338、PTM740/741
千立方米ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 mdm31::kanMX4码本研究833财年PTM316/317型
psd1级ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 psd1::HIS3型本研究833财年PTM183/184型
crd1型ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 crd1::kanMX4码本研究833财年PTM181/182型
gep4基因ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 gep4::kanMX4码本研究833财年PTM324/325型
MMM1GFP公司MATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 MMM1GFP::TRP1号机组本研究833财年PTM353/354型
MMM1G泥1ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 MMM1GFP::TRP1向上1Δ::kanMX4码本研究MMM1GFP公司1729/1730
MMM1G小狗2ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 MMM1GFP::TRP1向上2Δ::HIS3型本研究MMM1GFP公司1744/1745
MMM1GFPmdm31毫米ΔMATa his3 leu2 lys2 trp1 ura3 MMM1GFP::TRP1 mdm31Δ::kanMX4码本研究MMM1GFP公司PTM316/317型

表2

本研究中使用的质粒

NA表示不适用。

质粒名称复制来源/标记/表达的蛋白质来源克隆引物模板DNA
pRS314-MM1型CEN、TRP1、,百万磅本研究374/375酵母基因组DNA
pRS314-MM2型CEN、TRP1、,2便士本研究376/377酵母基因组DNA
pRS314-MDM10型欧洲标准化委员会,TRP1,百万马克10便士本研究371/372酵母基因组DNA
pRS314-MDM12型欧洲标准化委员会,TRP1,Mdm12p本研究379/380酵母基因组DNA
pRS314-MDM31号机组欧洲标准化委员会,TRP1,Mdm12p本研究460/461酵母基因组DNA
pRS424-MDM31型2μ,TRP1号机组,Mdm31p本研究460/461酵母基因组DNA
pRS424-MDM32型2μ,TRP1号机组,百万马克32便士本研究462/463酵母基因组DNA
pRS314-MDM31ΔTM欧洲标准化委员会,TRP1,Mdm31p本研究460/685酵母基因组DNA
pRS424-MDM31ΔTM2μ,TRP1号机组,Mdm31p本研究460/685酵母基因组DNA
pRS314-FLAG-MDM31-TEV标志欧洲标准化委员会,TRP1,标记-Mdm31p-Tev-FLAG本研究460/705, 706/712, 709/690pRS314-MDM31号机组
pRS424-UPS1型2μ,TRP1号机组,向上1p本研究不适用pRS314-UPS1(34)
pRS424-UPS22μ,TRP1号机组,以上2p本研究489/492酵母基因组DNA
第RS314-Crd1页欧洲标准化委员会,TRP1,Crd1p本研究468/469酵母基因组DNA
pRS314-第4页欧洲标准化委员会,TRP1,Gep4p本研究454/455酵母基因组DNA
pRS313-盒4-Tev欧洲标准化委员会,HIS3Cox4p和TEV蛋白酶前序列的融合蛋白本研究571/572pBG153.6(S.Gould的礼物)
pRS313-Cyt c1-Tev欧洲标准化委员会,HIS3细胞色素c1和TEV蛋白酶前序列的融合蛋白本研究不适用pAC1-c1-Cox4(40)
pMY3型CEN,亮氨酸、Mmm2p与RFP融合蛋白裁判。33不适用不适用

为了在酵母中表达FLAG-Mdm31-TEV-FLAG,使用引物集PTM460/705、PTM706/712和PTM709/690从酵母基因组DNA中扩增出三个DNA片段,并克隆到用NotI和XhoI消化的pRS314中。

pRS313-盒4-TEV,aHIS3-CEN标准表达Cox4-TEV融合蛋白的质粒ADH1(ADH1)启动子的结构如下。使用引物571和582从pBG153.6(S.Gould博士的礼物)中扩增出TEV蛋白酶序列。PCR产物用XbaI和SacII消化,并插入XbaI/SacII溶解的pOK29中(39).

pRS313细胞周期c(c)1-TEV,a型HIS3-CEN标准表达Cyt的质粒c(c)1-TEV融合蛋白ADH1(ADH1)启动子的结构如下。细胞色素c(c)1预序列是从pRJ618中提取的(40),使用XbaI和EcoRI,并插入用XbaI与EcoRI.消化的pRS313-Cox4-TEV中。

用于克隆的PCR引物、限制性内切酶和载体MMM1型,百万平方米,MDM10型,MDM12型,MDM31型,MDM32、UPS2、CRD1、和通用电气P4基因列于表2补充表S1这些基因的表达由其自身的启动子和终止子控制。

细胞在YPD(1%酵母提取物、2%聚己内酯和2%葡萄糖)、YPGE(1%酵母抽提物、2%聚丙内酯、3%甘油和3%乙醇)和SCD(0.67%酵母氮碱,不含氨基酸,0.5%酪氨酸,2%葡萄糖)中生长。具有kanMX4码在含有200μg/ml G418硫酸盐的YPD上选择基因。要删除URA3公司-含有质粒的细胞在含有1mg/ml 5′-FOA的SCD(−Trp)上生长。使用标准遗传技术(41).

重组蛋白表达

生成含有N-末端His的酵母Psd1p6标签,将整个开放阅读框克隆到His的帧内和下游的pET28a载体(EMD)中6标签。伊斯6在BL21-CodonPlus(DE3)-RIL中诱导Psd1p大肠杆菌(安捷伦科技公司),从天然蛋白质提取物(50 m)中分离出包涵体2人事军官4,300米氯化钠,10米咪唑,pH 8.0,补充1%(v/v)吐温20和0.5 mEDTA)在10000×在4°C下保持20分钟。用3 ml包涵体溶解缓冲液(1.67%(w/v)Sarkosyl,0.1 m)溶解包涵体EDTA,10米DTT,10米Tris-Cl,pH 7.4,和0.05%聚乙二醇3350),在冰上孵育20分钟,并用6ml 10ml稀释Tris-Cl,pH 7.4,在12000×温度为4°C。经磷酸盐缓冲盐水(PBS)透析后,His6在自然条件下使用镍纯化Psd1p2+-琼脂糖(Qiagen)按照制造商的说明,通过SDS-PAGE、考马斯蓝染色和BSA标准曲线进行定量。使用His在兔子体内培养抗体6Psd1p作为抗原。

磷脂分析

将酵母细胞稀释至A类600=0.02,在2 ml YPD中,10μCi/ml存在32P(P)培养至固定相。从粗线粒体组分中提取磷脂并通过TLC进行分离,如所述(7,4244).

脉冲追逐实验[14C] 丝氨酸

酵母细胞在SCD-Ura中生长并在YPD中稀释(A类600=0.05)并进一步培养至对数阶段。细胞在含有3μCi/ml的PBS中进行脉冲标记[14C] 丝氨酸在30°C下保持15分钟。标记后,用水冲洗细胞,并将一小部分细胞保存为起始材料(零时间点)。其余细胞悬浮在YPD中培养不同时间。按说明提取总磷脂(24). 简单地说,细胞通过离心沉淀,再悬浮在330μl甲醇中,并保存在冰上,直到收集到所有脉冲相样品。然后用100μl玻璃珠将样品涡旋15分钟。加入660μl氯仿,并以12000×将200μl水加入上清液中并旋转5min。通过400×离心分离有机相在speedvac中干燥5分钟,然后在氯仿中重新悬浮。所有样品均装载并通过TLC进行分析。

显微镜

使用Olympus BX61显微镜观察细胞,显微镜为×100,1.3 NA,目的。荧光和差分干涉对比度图像使用Roper/Photometrics Cool Snap HQ使用Slidebook软件版本5.0(3i)捕获,并使用Photoshop软件(Adobe)进行处理。

免疫印迹法

对于免疫印迹,蛋白质通过与二级抗体(Alexa Fluor 488或647山羊抗鼠或兔IgG(H+L)(Invitrogen))结合的荧光团进行可视化,并使用PharosFX Plus分子成像仪(Bio-Rad)和Quantity One(Bio-Read)及Photoshop(Adobe)软件进行分析。

碱性处理

从表达FLAG-Mdm31-TEV-FLAG和Cyt的细胞中分离线粒体c(c)1-YPGE种植TEV。150μg线粒体悬浮于0.12一氧化碳4涡流后,将样品在冰上培养30分钟,并在4°C的TLA55转子(贝克曼)中以45000 rpm离心30分钟。用10%三氯乙酸沉淀上清液部分中提取的蛋白质。通过SDS-PAGE和免疫印迹分析沉淀蛋白和膜结合组分。

线粒体OM和IM囊泡分离

如前所述制备线粒体OM和IM囊泡(45)进行了一些修改。简单地说,4 mg线粒体悬浮在EM缓冲液中(1 m乙二胺四乙酸,20米HEPES-KOH,pH 7.4)在冰上放置30分钟,通过渗透性休克打开OM。将蔗糖添加到0.45后,在冰上进一步培养产生的有丝分裂体10分钟EM缓冲液中60%蔗糖。然后使用功率设置为8的100型声波分解器(Fisher)对样品进行三次声波分解,持续10 s。用SW55Ti转子(Beckman)在4°C下以18800 rpm离心20分钟,去除完整的线粒体。上清液中的OM和IM囊泡通过在4°C下在SW55Ti转子中以47000 rpm离心40分钟来造粒。所得颗粒在EM缓冲液中再次悬浮10 mNaCl,置于蔗糖梯度(26:31:35:40%)上,然后用SW55Ti转子以39000 rpm离心16小时。

结果

Ups1p和ERMES蛋白质的丢失导致磷脂组成的类似变化

我们比较了缺乏Ups1p、Ups2p和ERMES蛋白的细胞的磷脂组成(Mmm1p、Mmm2p、Mdm10p和Mdm2p)。酵母细胞在32P(P)-分离出含有培养基的粗线粒体组分。从膜中提取总磷脂并通过薄层色谱(TLC)分离(图1). 正如我们之前报告的那样(7,44)CL数量减少,而PS水平增加向上1Δ线粒体(图1). 向上2Δ线粒体、PE水平降低。在从ERMES缺失细胞分离的线粒体中,毫米1Δ,毫米2Δ,mdm10型Δ和中密度12Δ还包含降低的CL水平(图1),与之前的研究一致(22,24). 此外,我们发现在所有ERMES缺失的线粒体中,PS都增加,类似于向上1Δ线粒体(图1). 因此,向上1Δ和ERMES缺失的细胞在稳态CL和PS水平上表现出类似的变化。我们的数据表明,Ups1p和ERMES蛋白在磷脂代谢中的作用类似。

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缺乏Ups蛋白或ERMES亚单位的线粒体磷脂组成发生改变。 A、,指示的酵母细胞在YPD中在32P(P)从粗线粒体组分中提取磷脂并通过TLC分离。圆周率,磷脂酰肌醇。B、,测定每种脂质相对于总磷脂的含量,并在(重量)线粒体被设置为100%(红色虚线). 数值为平均值±S.E(n个= 3).

Ups1p的缺失会加重ERMES缺失细胞的细胞生长缺陷和CL水平,尽管Ups2p的缺失可以挽救这些表型

我们以前曾报道过Ups1p和Ups2p对抗性地影响CL水平,并且Ups2p的额外损失向上1Δ细胞恢复CL水平和生长缺陷(7). 此外,我们已经证明IMS蛋白Mdm35p是将Ups蛋白导入线粒体所必需的(44). 毫不奇怪,mdm35(百万立方米)Δ细胞显示Ups蛋白水平降低,CL数量正常,细胞生长正常(图1和22A类),类似于向上1Δ向上2Δ电池(44). 由于ERMES蛋白和Ups1p的缺失对磷脂的影响相似,我们研究了Ups1p缺失是否会加剧ERMES缺失细胞中细胞生长和磷脂组成的缺陷。我们还评估了Ups2p或Mdm35p的丢失是否会抑制这些过程。为了获得双缺失突变体,我们删除了UPS1型,通用产品2,或MDM35型ERMES缺失细胞中携带URA3公司表达ERMES基因的质粒(即MMM1,百万平方米,MDM10型,或MDM12型). 这些细胞生长在含有5′-氟有机酸(5′-FOA)的培养基上,以使细胞失去补体URA3公司质粒并产生双缺失突变体。缺乏Ups1p和Mmm2p或Mdm10p的细胞表现出合成生长缺陷(图2A类). 相反,所有ERMES缺失细胞的生长缺陷都通过额外的Ups2p或Mdm35p损失而得到部分修复(图2A类).

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Ups2p缺失可改善ERMES缺失细胞的细胞生长和CL水平。 A、,将所示酵母细胞的系列稀释液置于YPD上,并在30°C下培养2天。B、,指示的酵母细胞在YPD中在32P(P)从粗线粒体组分中提取磷脂并进行TLC分析。C、,测定了每种脂质相对于总磷脂的含量,并将ERMES缺失线粒体中检测到的含量设置为100%(例如mmm1Δ,毫米2Δ,mdm10型Δ,或中密度12Δ). 数值为平均值±S.E(n个= 3).圆周率,磷脂酰肌醇。

与细胞生长类似,在ERMES缺失的细胞中,由于Ups1p的额外丢失,CL的缺陷得到了增强,并通过Ups2或Mdm35p的丢失得以修复。如所示图2,B类C类,我们发现Ups1p的缺失进一步降低了毫米1Δ和mdm10型Δ细胞,而CL水平毫米1Δ,mdm10型Δ和中密度12在没有Ups2p或Mdm35p的情况下,Δ线粒体显著增加。相反,这些双突变体的PS水平保持不变。因此,我们的数据进一步表明ERMES复合体和Ups1p具有类似的功能。

Ups1p和Ups2p的丢失会对PE到PC的转换产生负面影响

接下来,我们研究了Ups1p或Ups2p的丢失是否会改变脉冲相实验中磷脂代谢[14C] 丝氨酸。在本试验中,我们评估了[14C] 丝氨酸转化为PS,PS转化为PE,PE转化为PC。新合成14C-标记的PS从内质网转运到线粒体,并通过线粒体PS脱羧酶Psd1p转化为PE(1719). 由此产生的PE随后移回内质网并通过两种内质网定位酶Cho2p和Opi3p甲基化而成为PC(20). 为了直接评估这一途径,我们使用psd2型Δdpl1型Δ细胞作为亲本菌株。Psd2p是另一种PS脱羧酶,位于高尔基复合体和液泡中,尽管Dlp1p是一种二氢鞘氨醇磷酸裂解酶,可通过鞘脂代谢生成磷酰乙醇胺,即PE的前体。我们用脉冲标记psd2型Δdpl1型Δ,向上1Δpsd2型Δdpl1型Δ和向上2Δpsd2型Δdpl1型Δ电池[14C] 丝氨酸及其不同时间点总磷脂的薄层色谱分析(图3A类). 我们发现[14C] 丝氨酸进入PS、PE和PC的情况在三个菌株中相似(图3A类,总计). 我们还发现这些细胞中PS的消耗率相似(图3A类,PS/总计). 这些观察结果表明向上1Δ和向上2Δ突变不影响[14C] 丝氨酸转化为PS或PS的稳定性。

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Ups1p和Ups2p的丢失会影响PE到PC的转换。 A、,细胞被脉冲标记[14C] 丝氨酸培养15分钟,并在指定的时间段内进一步培养。从细胞中提取总磷脂,并通过TLC和放射成像进行分析。15分钟时PS、PE和PC的总量设置为100%(总计). 在每个时间点测定PS、PE或PC相对于总量的比率。数值为平均值±S.E(n个= 3).B、,全细胞提取物由野生型和psd1级Δ细胞,用Yme1p和Psd1p抗体进行免疫印迹分析。C、,从指示细胞中分离线粒体,并用抗Psd1p、Tim23p和Tom22p抗体进行免疫印迹分析。

有趣的是,我们发现向上1Δ和向上2Δ突变对PE积累产生相反的影响。向上1Δ累积了更多PE,而向上2Δ降低PE金额(图3A类,PE/总计). 此外,向上1Δ突变减缓了PC的产生,表明PE向PC的转化在向上1Δ电池(图3A类,PC/总计). 相比之下,尽管PE金额在向上2Δ细胞,PC的生成正常,表明PE到PC的转换在向上2Δ电池(图3A类,PC/总计). 不同量的PE并非由于线粒体PS脱羧酶Psd1p水平的差异。用抗Psd1p抗体对分离的线粒体进行免疫印迹,结果显示,在psd2型Δdpl1型Δ,向上1Δpsd2型Δdpl1型Δ和向上2Δpsd2型Δdpl1型Δ细胞略有减少向上1Δpsd2型Δdpl1型使用抗Psd1p抗体免疫印迹的Δ细胞(图3,B类C类).

Mdm31p的过度表达挽救ERMES缺失细胞的生长、CL水平和线粒体形态缺陷

缺乏Mdm31p或Mdm32p的细胞形成大的球形线粒体,类似于ERMES缺失细胞(31,36). ERMES蛋白和Mdm31p或Mdm32p的联合丢失导致合成致死性(36)这表明所有这些蛋白质都具有类似的功能。为了验证这一点,我们检测了Mdm31p或Mdm32p的过表达是否可以补偿细胞生长、CL水平和线粒体形态中ERMES蛋白的损失。我们将表达Mdm31p或Mdm32p的多拷贝质粒导入ERMES缺失的细胞中,该细胞携带URA3公司-包含编码相应基因的质粒(MMM1型,百万平方米,MDM10型,或MDM12型). 含有空载体的细胞也作为阴性对照进行分析。为了消除URA3公司-将含有质粒的细胞划线到含有5′-FOA的平板上(图4A类). 当编码ERMES的多拷贝质粒MDM31型基因被引入(MDM31型)与携带空载体或2μm质粒编码MDM32型基因(MDM32型). 我们通过使用针对Mdm31p和Mdm32p的抗体对全细胞提取物进行免疫印迹,证实了Mdm31p和Mdm32 p的过度表达(图4B类). 为了更仔细地比较ERMES缺失细胞的生长情况,将细胞的系列稀释液置于含有可发酵(YPD)或不可发酵(YSGE)碳源的培养基上(图4C类). Mdm31p的过度表达部分修复了在YPD和YPGE上生长的所有ERMES缺失细胞中观察到的生长缺陷(图4C类). 这些结果表明,Mdm31p,而不是Mdm32p,至少可以部分替代细胞生长中的ERMES蛋白。

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Mdm31p的过度表达可改善ERMES缺失细胞的细胞生长、CL丰度和线粒体形态。 A、 毫米1Δ,毫米2Δ,mdm10型Δ和中密度12Δ单元格URA3公司-携带相应基因的单拷贝质粒与TRP1号机组多拷贝向量窝藏MDM31型MDM32型或空向量。将转化物划线到SCD-Trp+FOA板上,培养3天以去除URA3公司质粒。B、,全细胞提取物由千立方米Δ (上部面板)或千立方米Δ电池(下部面板)并用所示抗体进行免疫印迹分析。单拷贝转化细胞(欧洲标准化委员会)和多副本(2μ) 表达Mdm31p或Mdm32p的质粒。空白载体用作阴性对照。C、,将所示酵母细胞的系列稀释液涂在YPD和YPGE上,并分别培养2天和5天。D、,ERMES-deleted细胞,其中一个单拷贝质粒携带相应基因(MMM1型,百万平方米,MDM10型,或MDM12型),一个空向量(矢量)或多拷贝质粒MDM31型(MDM31型)在YPD种植32P(P)从粗线粒体组分中提取磷脂并进行TLC分析。测定了CL相对于总磷脂的量,并用野生型质粒从ERMES缺失的细胞中分离出线粒体中检测到的CL(例如MMM1,百万平方米,MDM10型,或MDM12型)设置为100%。E、,使用基质靶向Su9-GFP在指定细胞中观察线粒体。细胞在YPD中生长到对数期,并通过荧光显微镜和微分干涉显微镜进行检查。对含有管状线粒体的细胞进行评分。数值为平均值±S.E(n个= 3). 每个实验中至少检测100个细胞。酒吧,5微米。

接下来,我们评估了Mdm31p过度表达是否也抑制ERMES缺失细胞中的CL缺陷。我们用编码相应基因的单拷贝质粒培养ERMES缺失细胞(即MMM1,百万平方米,MDM10型,或MDM12型),编码MDM31型基因(MDM31型),或存在的空向量(向量)32P(P)然后我们分离出粗线粒体部分。提取磷脂并进行TLC分析。如所示图4D类当Mdm31p过度表达时,所有ERMES缺失的线粒体中CL的数量显著增加。因此,除了细胞生长外,Mdm31p的过度表达还可以增加ERMES缺失细胞中的CL水平。

此外,Mdm31p过表达也部分恢复了ERMES缺失细胞中的管状线粒体形态。为了观察线粒体形状,我们在ERMES缺失的细胞中表达线粒体靶向GFP(Su9-GFP),无论是否过度表达Mdm31p。我们证实,几乎所有ERMES缺失的细胞都表现出异常的线粒体形态,如大球形或小球体聚集(图4E类). 相反,当Mdm31p过度表达时,ERMES缺失的细胞和管状线粒体的数量显著增加(图4E类). 因此,过度表达Mdm31p可以部分修复ERMES缺失细胞中细胞生长、CL水平和线粒体形态的缺陷。

Mdm31p跨越IM两次,其功能需要第二个跨膜结构域

Mdm31p具有一个N-末端基质靶向前序列和两个假定的跨膜结构域。Mdm31p在第一疏水区域跨越线粒体内膜至少一次,并且第一和第二疏水区域之间的部分暴露于IMS(36). 然而,Mdm31p的确切拓扑结构尚未确定。因此,我们研究了第二疏水区的功能重要性和拓扑结构。首先,我们介绍了Mdm31p(MDM31型),截断的Mdm31p缺少第二个疏水结构域(MDM31型ΔTM(TM)) (图4A类),或将空向量(向量)转换为千立方米Δ细胞并观察其生长和线粒体形状(图5,B类D类). 通过使用抗Mdm31p抗体的免疫印迹法,我们确认了全长和截短的Mdm31p的可比表达水平(图5C类).千立方米表达Mdm31pΔTM的Δ细胞在细胞生长中有缺陷,并且含有类似于载体控制细胞的球形线粒体,因此证明Mdm31p功能需要第二个疏水结构域(图5,B类D类). 为了确定膜的拓扑结构,我们通过在蛋白的两个不同位置引入3×FLAG标签来标记Mdm31p。一个标签被放置在预序列之后,第二个标签被插入第一个和第二个疏水域之间。此外,在第二个3×FLAG标记(FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG,图4A类). FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG的表达挽救了细胞生长和线粒体形态缺陷千立方米Δ细胞,证实该FLAG标记蛋白具有功能(图5,B类D类). 然后我们表达了IMS靶向的TEV蛋白酶(Cytc(c)1-TEV)或基质靶向TEV蛋白酶(Cox4p-TEV)千立方米Δ细胞表达FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG。用抗FLAG抗体免疫印迹法分析全细胞提取物(图5E类). 虽然Cox4p-TEV表达细胞仅显示全长FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG(68 kDa),但在Cyt中检测到与Mdm31p的N端(Mdm31p-N;50 kDac(c)1-TEV表达细胞(图5E类). 这些结果表明Cytc(c)1-TEV在IMS中处理FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG。

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Mdm31p膜拓扑分析。 A、,为了分析Mdm31p第二疏水区的功能,删除了该区域(马里兰州ΔTM(TM)). 为了确定Mdm31p的膜拓扑结构,在蛋白的两个不同位置引入3×FLAG标签。一个标签被插入到预序列之后,第二个标签被放置在第一个和第二个疏水域之间。此外,一种烟草蚀刻病毒(TEV公司)-在第二个3×FLAG标记之前引入了解理位点(Mdm31p-TEV-标志).B、,连续稀释千立方米Δ承载单个(欧洲标准化委员会)或多副本(2μ) 表达Mdm31p、Mdm31pΔTM的质粒(千立方米ΔTM(TM)),标记-Mdm31p-TEV-FLAG(MDM31-TEV-FLAG标志),或空向量(矢量)在YPD上发现并孵育1天。C、,从所示细胞中制备的全细胞提取物B类用所示抗体进行免疫印迹分析。D、,线粒体通过基质靶向Su9-GFP显示千立方米Δ细胞表达不同形式的Mdm31p。Mdm31pΔTM(千立方米ΔTM(TM))由多拷贝质粒表达。E、,表达FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG和Cox4p-TEV或Cyt的细胞的全细胞提取物c(c)1-使用抗FLAG抗体通过免疫印迹法分析TEV。F、,从表达FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG和Cyt的细胞中分离线粒体c(c)1-TEV公司。OM和IM囊泡是通过渗透性休克和超声作用产生的。这些囊泡通过蔗糖密度梯度离心分离。使用针对所示蛋白质的抗体通过免疫印迹法分析每个组分的蛋白质。G、,表达FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG和Cyt的分离线粒体c(c)1-TEV用0.12一氧化碳4通过超速离心分离上清液和颗粒组分。使用针对所示蛋白质的抗体通过免疫印迹分析蛋白质。C类N个Mdm231p的C端和N端的一半。

接下来,我们检查了这些TEV裂解片段Mdm31p-N和-C的定位。从表达FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG和Cyt的细胞中分离出线粒体c(c)1-TEV公司。线粒体中的OM和IM衍生小泡通过超声波产生,并在蔗糖密度梯度上分离。如果Mdm31p跨越OM和IM,则IM和OM中将分别存在Mdm31p-N和Mdm31p-C。或者,如果Mdm31p跨越IM两次,则Mdm31p-N和-C都将与IM关联。使用针对OM蛋白的抗体分析来自蔗糖梯度的级分(Tom70p、Tom40p和Tom22p),IM蛋白(Tim23p、Tim17p和Mdj1p)和FLAG。尽管从分数14开始检测到Tim23p、Tim17p和Mdj1p,但Tom70p、Tom40p和Tom22p主要存在于分数7-10中(图5F类). 全长Mdm31p和两个TEV裂解片段显示出与IM蛋白相似的定位模式,表明Mdm31p的N端和C端区域附着在内膜上(图5F类).

我们还进行了碱提取,以测试Mdm31p-N和-C是否插入IM中。表达FLAG-Mdm31p-TEV-FLAG和Cyt的线粒体c(c)1-用Na治疗TEV2一氧化碳然后提取外周膜蛋白。如所示图5G公司,两种外周相关IM蛋白,Tim44p和F1β、 尽管颗粒中存在两种完整的膜蛋白Tom40p和Tim23p,但仍将其提取到上清液中。与Tom40p和Tim23p类似,Mdm31p全长、-N和-C耐碱性处理(图5G公司). 综上所述,我们的结果表明Mdm31p跨越IM两次,第二个疏水区对其功能至关重要。

Mdm31p的过度表达拯救了ups1Δ细胞

鉴于在向上1Δ和ERMES缺失的细胞,我们试图了解Mdm31p过度表达是否也能拯救向上1Δ单元。我们引入了一种携带MDM31型基因或空载体向上1Δ细胞,并将转化的细胞点到YPD上(图6A类). 我们发现Mdm31p的过度表达促进了向上1Δ电池(图6A类). 同样,Mdm31p过表达也部分恢复了CL水平向上1Δ线粒体,其中CL与线粒体相比下降至~25%。Mdm31p过度表达后,CL水平显著增加2倍(图6B类). 肾小管线粒体形态向上1在Mdm31p存在的情况下,Δ细胞也部分恢复(图6C类). 如前所述(7,34),~80%向上1Δ细胞线粒体形态异常,如小管碎片和聚集结构。然而,当Mdm31p过度表达时向上1Δ细胞呈管状线粒体(图6C类). 这些结果表明,较高水平的Mdm31p可以部分恢复细胞生长、CL和线粒体形态向上1Δ单元。测试这些影响是否特定于删除的ERMES和向上1Δ细胞,我们在CL生物合成缺陷的其他突变体中过度表达Mdm31p。我们发现,Mdm31p过度表达并不能拯救缺乏心磷脂合成酶(Crd1p)或磷脂酰甘油磷酸酶(Gep4p)的细胞的生长表型,这表明Mdm31p过度表达产生的抑制作用是ERMES缺失和向上1Δ电池(图6D类).

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Mdm31p过度表达可改善细胞生长、CL数量和线粒体形态向上1Δ单元。 A、,连续稀释向上1表达单拷贝质粒的Δ细胞UPS1型(UPS1型),空向量(矢量),表达Mdm31p的多拷贝质粒(MDM31型),或Ups2p(通用产品2)在YPD上发现并在30°C下培养2天。B、,酵母细胞用于A类在YPD种植32P(P)从粗线粒体组分中提取磷脂并通过TLC分离。测定了每种脂质相对于总磷脂的数量,以及从线粒体中检测到的磷脂数量向上1含有Ups1p质粒的Δ细胞设置为100%(例如UPS1). 数值为平均值±S.E(n个= 3).圆周率,磷脂酰肌醇。C、 向上1含有多拷贝质粒的Δ细胞MDM31型(MDM31型)或空向量(矢量)在YPD至对数阶段生长。使用基质靶向Su9-GFP观察线粒体。对含有管状线粒体的细胞进行评分。数值为平均值±S.E(n个= 3). 每个实验中至少检测100个细胞。酒吧,5微米。D、,连续稀释crd1型Δ和gep4基因携带多拷贝质粒的Δ细胞MDM31型(MDM31型)或通用产品2(通用产品2),或空向量(矢量),被发现在YPD上并生长了2天。

Ups2p过度表达拯救mdm31Δ细胞

ERMES缺失细胞的生长缺陷通过添加向上1Δ,尽管向上2Δ救了他们。然而,与ERMES删除的细胞不同,千立方米Δ细胞与向上1Δ和向上2Δ (图7A类). 因此,我们评估了Ups1p或Ups2p的过度表达是否可以挽救千立方米Δ单元。有趣的是,Ups2p的过度表达,而不是Ups1p,缓解了千立方米Δ单元,表明Mdm31p和Ups2p的功能重叠(图7B类). 然后,我们检测了小鼠体内磷脂的稳态水平和线粒体形状千立方米Δ线粒体是否存在Ups2p过度表达。我们的数据显示,CL水平在千立方米Δ线粒体与野生型线粒体的比较(即mdm31Δ线粒体表达Mdm31p)(MDM31、, 图7C类). 此外,类似于向上1Δ和ERMES缺失的线粒体,千立方米Δ线粒体中PS水平升高(矢量, 图7C类). 有趣的是,我们发现Ups2p过度表达部分降低了PS水平,增加了PE水平(图7C类).千立方米Δ细胞含有球形线粒体,常呈中空非管状结构。我们发现线粒体的管状形态因Ups2p过度表达而增加千立方米Δ电池(图7D类). Ups2p抑制生长缺陷似乎是针对千立方米Δas Ups2p过度表达未能挽救生长缺陷crd1型Δ和gep4基因Δ电池(图6D类). 因此,Ups2p可以改善细胞生长、CL水平和线粒体形态千立方米Δ单元。

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Ups2p过表达可部分修复细胞生长、CL水平和线粒体形态缺陷千立方米Δ单元。 A、 UPS1型,通用产品2,或MDM35型基因在中被删除千立方米Δ承载URA3公司携带MDM31型基因。将产生的酵母细胞转化为TRP1号机组单拷贝质粒包涵MDM31型或aTRP1号机组空向量。将这些细胞点在含有5′-FOA的SCD-Trp培养基上并孵育2天。B、,连续稀释千立方米携带表达Mdm31p的单拷贝质粒的Δ细胞(MDM31型),表达Ups1p的多拷贝质粒(UPS1型)或Ups2p(通用产品2),或空向量(矢量)在YPD上发现并生长2天。C、,酵母细胞用于B类在YPD种植32P(P)从粗线粒体组分中提取磷脂并进行TLC分析。对每种脂质的量进行量化,并将其标准化为千立方米Δ线粒体表达Mdm31p。数值为平均值±S.E(n个= 3).圆周率,磷脂酰肌醇。D、,线粒体形态千立方米携带多拷贝质粒的Δ细胞通用产品2(通用产品2)或空向量(矢量)使用Su9-GFP进行可视化。观察前在YPD中培养细胞记录。对含有管状线粒体的细胞进行评分。数值为平均值±S.E(n个= 3). 每个实验中至少检测100个细胞。酒吧,5微米。

Ups蛋白和Mdm31p的缺失以及Mdm31p的过度表达不影响ERMES复合物的形成

Ups蛋白和Mdm31p如何参与磷脂代谢?Ups蛋白和Mdm31p的一个可能功能是调节ERMES复合物的形成。为了验证这一假设,我们研究了Ups1p、Ups2p和Mdm31p的缺失对内质网线粒体接触位点形成的影响。为了观察ER-mitochondria接触位点,我们用GFP标记ERMES蛋白的ER驻留亚单位Mmm1p,并在野生型中表达线粒体靶向RFP(Su9-RFP),向上1Δ,向上2Δ和千立方米Δ单元。正如预期的那样,Mmm1p-GFP显示的ERMES复合体是点状结构,与野生型细胞中的线粒体相关(图8A类,重量). 类似地,在向上1Δ,向上2Δ和千立方米线粒体形状改变为聚集或球形结构的Δ细胞,Mmm1p-GFP病灶正常形成并与线粒体相关。

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ER-mitochondria接触位点的形成不需要Ups1p、Ups2p和Mdm31p。 A、,GFP标记的Mmm1p(百万立方米-GFP)和线粒体靶向RFP(Su9-RFP(招标书))以野生型表达,向上1Δ,向上2Δ和千立方米Δ单元。B、,GFP标记的Mmm2p(平方毫米-GFP)由质粒pMY3表达(33),英寸中密度12Δ细胞,其具有表达Mdm31p的多拷贝质粒或空载体。酒吧,5微米;DIC公司差分干涉对比度。

我们还测试了Mdm31p过度表达对ERMES缺失细胞的抑制是否是由于ERMES复合体的恢复。我们监测了Mmm2p-GFP中密度12Δ在没有Mdm31p过度表达的情况下。如前所述,在缺乏Mdm12p的情况下,Mmm2p-GFP被分解为整个线粒体(图8B类,矢量). 中密度12Δ细胞过度表达Mdm31p(图8B类,MDM31型). 这些结果表明,Ups1p、Ups2p和Mdm31p并不控制ER-mitochondria接触位点的形成。

讨论

在本研究中,我们使用基因敲除和过表达方法研究了ERMES复合物、Ups蛋白和Mdm31p在磷脂代谢中的作用。ERMES亚基、Ups1p或Mdm31p的个体缺失导致类似的磷脂谱,如CL水平降低和PS水平升高。我们还发现ERMES基因(MMM1型,百万平方米,MDM10型、和MDM12型),UPS1型,通用产品2、和MDM31型基因相互作用。首先,ERMES缺失细胞的细胞生长缺陷可以通过Mdm31p过度表达或Ups2p缺失来修复,Ups2p具有与Ups1p相反的功能。第二,细胞生长减少向上1Δ细胞也因Mdm31p过度表达而部分恢复。第三,Ups1p的额外丢失会恶化ERMES缺失细胞的细胞生长。第四,Ups2p的过度表达部分修复了千立方米Δ单元。第五,Mdm31p和Ups1p或Ups2p的丢失会导致严重的合成生长缺陷。最后,之前的一项研究表明ERMES缺失细胞中的合成生长缺陷与千立方米Δ (36). 这些结果表明,这些蛋白质在磷脂代谢的相关机制中发挥作用,例如磷脂在内质网和线粒体之间的运输、磷脂在线粒体内的运输、脂质的稳定性以及磷脂生物合成酶的调节。

我们的脉冲相实验分析了PS向PE和PC的转化,描绘了脂质转化发生改变的阶段,并表明Ups1p和Ups2p拮抗性调节PE向PC的转化。Ups1p促进PE到PC的转换,因为PE到PC转换速度较慢,并且PE在没有Ups1p的情况下积累。在合同中,Ups2p禁止PE到PC的转换。支持该功能,向上2Δ细胞加速PE向PC的转化并减少PE的数量。Ups1p和Ups2p可能调节PE从IM向ER或PC生物合成酶(如Cho2p和Opi3p)的向外运输。我们的脉冲相位数据与观察结果一致向上2Δ线粒体在稳定状态下PE水平较低,PC水平略有增加(7). 与脉冲相位数据不同,我们没有观察到PE在向上1Δ线粒体处于稳态水平。PE的稳态水平可以通过平行路径进行补偿。例如,PE和PC可以通过两种不同的机制合成,即CDP-二酰基甘油和肯尼迪途径。此外,两种PE合成酶存在于线粒体和高尔基体/液泡中。

在酵母中,ERMES复合物是迄今为止报告的唯一形成ER-OM接触位点的机器。我们的数据表明,ERMES复合物的丢失可以被Mdm31p的过度表达或Ups2p的丢失部分替代,这表明ER-OM和OM-IM接触位点可能存在多种机制。在哺乳动物中,有人认为ER-OM接触位点(称为线粒体相关ER膜)的形成可能有多种机制。例如,线粒体融合蛋白Mfn2连接线粒体和内质网(53). 此外,许多蛋白质在线粒体相关内质网膜上富集(54). OM-IM接触位点也是通过多种机制形成的。OM和IM、TOM和TIM23复合体中的线粒体转座子具有物理连接和协调功能(4649). 此外,最近的研究表明,名为MICOS、MINOS或MitOS的蛋白质复合物跨越OM和IM,并介导OM-IM接触位点和嵴连接(5052).

Mdm31p的分子功能尚待确定。失去Ups2p并不能挽救千立方米Δ细胞,表现出与向上1Δ和ERMES缺失细胞。因此,Mdm31p似乎不会像Ups1p和ERMES蛋白那样拮抗Ups2p。相反,我们的遗传分析表明Mdm31p和Ups2p具有重叠功能。Mdm31p和Ups2p可能对PE向PC的转换产生负调节作用。这一潜在作用可以解释在向上2Δ和千立方米Δ电池(7,35). Ups2p和Mdm31p也可能有助于维持其在IM中PE和/或CL的丰度,因为在某些条件下,Ups2p与Mdm31p的过度表达会增加PE和CL水平(Ups2p过度表达千立方米ERMES缺失或向上1Δ电池)(图4D类,,66B类、和和77C类).

在缺乏ERMES复合物、Ups1p或Mdm31p的细胞中,细胞生长和线粒体形态的缺陷不仅仅是CL水平下降的结果。支持这一观点的是,线粒体在crd1型Δ细胞,完全缺乏CL(55). 这些细胞也不会表现出严重的细胞生长障碍(55). 因此,形态缺陷可能是由线粒体膜内多种磷脂水平或比例的改变引起的。磷脂的持续运输也可能对维持线粒体形态的动态性质及其功能至关重要。这些模型与之前的一项研究一致,该研究表明,使用ChiMERA(一种与内质网膜和OM相关的杂交蛋白)人工重新连接内质网和线粒体,可以恢复ERMES缺失细胞中的管状线粒体形态(24).

补充材料

补充数据:

致谢

我们感谢远藤敏也对手稿和抗体的宝贵评论,感谢Benedikt Westermann对Mdm31p和Mdm32p的抗体的评论。我们感谢Sesaki和Iijima实验室的成员进行了有益的讨论。

*这项工作得到了国立卫生研究院GM084015(给M.I.)和GM089853(给H.S.)的全部或部分支持。这项工作还得到了日本科学促进会(Y.T.)海外研究博士后奖学金的支持。

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为sbox.jpg本文包含补充表S1.

4使用的缩写如下:

运行维护
线粒体外膜
心磷脂
个人计算机
磷脂酰胆碱
体育课
磷脂酰乙醇胺
PS(聚苯乙烯)
磷脂酰丝氨酸
智能弹药系统
线粒体膜间隙
感应电动机
线粒体内膜
急诊室
内质网
ERMES公司
ER-mitochondria遭遇结构
5′-视野
5′-氟有机酸
TEV公司
病毒
塞浦路斯
细胞色素
招标书
红色荧光蛋白。

参考文献

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文章来自生物化学杂志由提供美国生物化学和分子生物学学会