A neuroprotective role of Ufmylation through Atg9 in the aging brain of Drosophila

doi:10.1007/s00018-023-04778-9

.2023年4月22日；80(5):129.

doi:10.1007/s00018-023-04778-9。

通过Atg9实现Ufm化在果蝇衰老脑中的神经保护作用

李慧芳^#¹, 俞正红^#², 紫康牛^#¹, Yun Cheng（运城）^#^三, 魏振浩¹, 蔡亚非¹, 费马⁴, 胡兰欣¹, 朱洁洁¹, 张伟（音译）⁵

附属公司

¹南京农业大学动物科学与技术学院，南京，210095，中国。
²南京大学医学院附属医院金陵医院风湿免疫科，南京，210002。
^三江苏省肿瘤医院，江苏省肿瘤研究所，南京医科大学附属肿瘤医院，南京，210009，中国。
⁴南京师范大学生命科学学院，南京，210023，中国。
⁵南京农业大学动物科学与技术学院，南京，210095，中国。weizhang@njau.edu.cn。

^#贡献均等。

PMID： 37086384
PMCID公司：项目经理11073442
内政部： 2007年10月7日/00018-023-04778-9

通过Atg9实现Ufm化在果蝇衰老脑中的神经保护作用

李慧芳等。细胞分子生命科学. 2023.

.2023年4月22日；80(5):129.

doi:10.1007/s00018-023-04778-9。

作者

李慧芳^#¹, 俞正红^#², 紫康牛^#¹, Yun Cheng（运城）^#^三, 魏振浩¹, 蔡亚飞¹, 费马⁴, 胡兰欣¹, 朱洁洁¹, 张伟（音译）⁵

附属公司

¹南京农业大学动物科学与技术学院，南京，210095，中国。
²南京大学医学院附属医院金陵医院风湿免疫科，南京，210002。
^三江苏省肿瘤医院，江苏省肿瘤研究所，南京医科大学附属肿瘤医院，南京，210009，中国。
⁴南京师范大学生命科学学院，南京，210023。
⁵南京农业大学动物科学与技术学院，南京，210095，中国。weizhang@njau.edu.cn。

^#贡献均等。

PMID： 37086384
PMCID公司：项目经理11073442
内政部： 2007年10月7日/00018-023-04778-9

摘要

泛素化是最近发现的一种小泛素样修饰，其生物学功能和相关细胞靶点尚不清楚。在这里，我们提供了果蝇衰老过程中涉及自噬相关基因9（Atg9）的Ufm化的神经保护作用的证据。Ufm1系统通过协调自噬和mTORC1，维持线粒体内稳态和JNK（c-Jun N末端激酶）活性，通过Atg9确保老化神经元的健康。Atg9的神经元特异性表达可抑制由Ufm化缺失引起的年龄相关运动缺陷和致死性。此外，Atg9被鉴定为Ufm1结合的保守靶点，由Ufm化的关键调控因子Ddrgk1介导。哺乳动物Ddrgk1被证明对小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）内源性Atg9A蛋白的稳定性必不可少。综上所述，我们的发现可能对哺乳动物的神经退行性疾病具有重要意义。

关键词：寿命；氧化应激；帕奇；Puc；Uba5；Ufl1。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
成人老化脑中Ufm酸化的特征*果蝇属*.一Ufm化系统和Atg9调节与ER有关。b条年轻人（3日龄）和老年人（30日龄）大脑中的Ufm化w个¹¹¹⁸控制雄性苍蝇。箭头表示结合和单体Ufm1蛋白。抗β-肌动蛋白作为负荷控制。**c（c）**直方图显示了年轻和老年苍蝇大脑中总Ufm1（T-Ufml）、结合Ufm2（C-Ufm2）和单体Ufm_1（M-Ufm3）蛋白与β-肌动蛋白的归一化比率。数据表示3个独立实验的平均±SD*第页 < 0.05, **第页 < 0.01.d日通过定量RT-PCR测量指示基因的标准化mRNA水平。从上述年轻人和老年人中分离出RNAw个¹¹¹⁸雄性成年头。RNA水平标准化为*驱动蛋白*mRNA。数据表示3个独立实验的平均±SD*第页 < 0.05, **第页 < 0.01.e（电子）攀爬试验显示，苍蝇在30秒内攀爬超过5厘米的百分比。*无人机-Ddrgk1*^RNA干扰（NIG）在具有elav-Gal4驱动器的神经元中表达。“elav”通过与交叉表示elav-Gal4/+w个¹¹¹⁸.纳秒不重要***第页 < 0.001.（f）29°C时按天计算成人寿命。虚线表示在29°C下进行爬升分析的时间点(**e（电子）**)已执行。n个 = 每个基因型200只苍蝇；对数库测试，第页 < 0.001.克攀登分析泛神经表达*UAS-Uba5型*^RNA干扰和*无人机-Ufl1*^RNA干扰.纳秒不重要***第页 < 0.001.小时29°C时的成人寿命。虚线表示爬升分析时的时间点(克)已执行。n个 = 每个基因型200只苍蝇；对数库测试，第页 < 0.001.我左面板：老年（21天龄）大脑的TUNEL染色。elav-Gal4用于驱动Ddrgk1的UAS-RNAi转基因。用红色TUNEL标记的DNA片段表示细胞凋亡。用DAPI（蓝色）标记细胞核。右侧面板：每个大脑中TUNEL点的标准化比率(n个 ≥ 6). ***第页 < 0.001.j个左图：21日龄苍蝇苏木精和伊红染色脑切片中的神经膜空泡化（箭头）。右侧面板：量化每个大脑中的空泡(n个 ≥ 7). **第页 < 0.01

图2
Ufm化缺失导致溶酶体自噬缺陷。一突出显示食管下区的苍蝇大脑示意图。b条用LysoTracker Red对21日龄elav-Gal4对照组或Ddrgk1击倒组苍蝇的大脑切片进行染色。使用相同的显微镜设置从每个大脑的食管下神经节的相同区域拍摄图像。DAPI用于显示细胞核（蓝色）。**c（c）**用LysoTracker Red对年龄（24天大）的Uba5和Ufl1敲除苍蝇的大脑进行染色。图像是从食管下神经节的同一区域拍摄的。d日对高于统一阈值的LysoTracker探针进行计数。数值代表的平均值±SDn个 ≥ 7个实验，每个实验中有一个对照组和一个击倒大脑。对照和Ddrkg1击倒（左）之间的标准化比率为1/2.31**第页 < 0.01, ***第页 < 0.001.e（电子）免疫印迹法显示表达*无人机-Ddrgk1*^RNA干扰和*UAS-Uba5型*^RNA干扰,*无人机-Ufl1*^RNA干扰在elav-Gal4控制下。H3和β-肌动蛋白抗体用作负荷对照。**（f）**直方图显示了中代表车道的LC3-II/LC3-I和p62的标准化水平(**e（电子）**). 数据表示3个独立实验的平均±SD*第页 < 与对照组相比为0.05

图3
Ddrgk1介导Atg9 Ufm化并稳定其蛋白质。一免疫印迹法监测Ddrgk1-TurboID-V5和Flag-Atg9之间的瞬时相互作用。用Flag-Atg9转染S2细胞以表达TurboID-V5或Ddrgk1-TurboID-V5。如图所示，用生物素或水处理细胞作为对照（-）。使用链霉亲和素珠回收生物素标记的蛋白质，并用anit-V5和反标记探针探测印迹，以可视化Ddrgk1和结合Atg9。对代表车道的相对蛋白质水平进行量化和计算。b条免疫印迹法监测老年（21日龄）苍蝇头部在elav-Gal4对照下表达的Atg9-GFP的Ufm化。左图：使用在羊驼中培养的GFP抗体回收Atg9-GFP蛋白，并用抗Ufm1探针进行印迹以观察Ufm化。以羊驼IgG作为对照。右图：从老年人头部中回收Atg9-GFP蛋白，表达*无人机-Ddrgk1*^RNA干扰在elav-Gal4控制下。抗β-肌动蛋白作为负荷控制。**c（c）**免疫印迹法显示21日龄苍蝇大脑中GFP标记的Atg9表达水平，包括有无Ddrgk1缺失。下部面板：柱状图显示了上部面板中代表车道的GFP/β-actin的标准化比率。数据代表3个独立的实验**第页 < 0.01.d日应用cBioPortal对6805例中枢神经系统/脑肿瘤患者7255份人体样本中Ddrgk1与Atg9A的相关性分析(www.cbioportal.org). 皮尔逊相关系数rho=0.71(第页 < 0.001).e（电子）上面板：免疫印迹显示从Ddrgk1采集的MEF细胞中内源性Atg9A和Ddrgg1的水平^前/后：ROSA26-CreERT2小鼠。MEF用4-OHT或乙醇处理以诱导Ddrgk1缺失或作为对照。在收获之前，MEF用环己酰亚胺（CHX）预处理指定时间。抗β-肌动蛋白作为负荷控制。下图：显示标准化为β-肌动蛋白的Atg9A水平量化的直方图。**（f）**免疫印迹法监测Atg9A-V5的Ufm化。用4-OHT处理MEFs以诱导Ddrgk1缺失。使用转染表达Atg9A-V5的MEF中的V5抗体回收Atg9A-V5蛋白。用抗Ufm1探针检测斑点以可视化Atg9A Ufm化。抗β-肌动蛋白用作负荷控制

图4
Atg9参与Ufmalization的神经保护。一在elav-Gal4对照下对Ddrgk1敲除和Atg9共表达苍蝇进行爬升试验。纳秒不重要***第页 < 0.001.b条Ddrgk1敲除果蝇在29°C下的成虫寿命按天计算，有无Atg9的共同表达。n个 ≥ 每个基因型260只苍蝇；对数库测试，第页 < 0.001.c（c）Ddrgk1敲除和Atg9共表达苍蝇的老年（21天龄）大脑中的TUNEL染色。红色TUNEL标记细胞凋亡，蓝色DAPI标记细胞核。d日每个大脑中TUNEL点的归一化比率(n个 ≥ 6). ***第页 < 0.001.e（电子）左图：具有指定基因型的老年（21日龄）苍蝇HE染色脑切片中的神经膜空泡化。右侧面板：量化每个大脑中的空泡(n个 ≥ 6). *第页 < 0.05.（f）用LysoTracker Red对Ddrgk1敲除苍蝇的21天龄大脑进行染色，并用DAPI对细胞核（蓝色）进行可视化。从食管下神经节的同一区域拍摄图像。克对高于统一阈值的LysoTracker探针进行计数。标准化比率为1/0.74n个 = 当比较Ddrgk1敲除与Atg9共表达时*第页 < 0.05.小时免疫印迹法显示Ddrgk1击倒果蝇幼年（3日龄）和老年（21日龄）头部LC3和p62的水平，包括Atg9共表达和不表达。H3和β-肌动蛋白抗体用作负荷对照。我直方图显示了中代表车道的LC3-II/LC3-I和p62的标准化水平(小时). 数据表示3个独立实验的平均±SD*第页 < 0.05

图5
Ufm化作用通过Atg9调节mTORC1活性。一左图：检测S6K磷酸化的免疫印迹。用dsRNA处理S2细胞以耗尽Ddrgk1或Ufl1。通过Ufm1抗体间接监测Ddrgk1或Ufl1缺失的疗效。抗β-肌动蛋白作为负荷控制。右图：显示左图中代表性泳道的p-S6K/β-肌动蛋白归一化比率的直方图。数据代表3个独立的实验**第页 < 0.01.b条单独或联合表达GMR-Gal4的成人眼睛的显微照片*UAS-Uba5型*^RNA干扰和*无人机-Ufl1*^RNA干扰.中间面板：共同表达*无人机-Tsc1*^RNA干扰。右侧面板：使用ImageJ从数字图像中测量的标准化眼睛大小（以像素为单位）。误差条表示每个基因型至少15只眼睛的测量值的SD。纳秒不重要***第页 < 0.001.c（c）在elav-Gal4对照下对Ddrgk1敲除和4EBP共表达苍蝇进行爬升试验；**e（电子）**在S6K上进行爬升试验^RNA干扰共表达；克对Patj过表达苍蝇进行爬升试验。纳秒不重要**第页 < 0.01, ***第页 < 0.001.d日Ddrgk1敲除和4EBP共表达的成年寿命苍蝇。n个 ≥ 300只苍蝇；第页 < 比较Ddrgk1击倒与elav-Gal4对照时为0.001（红色）；第页 < 当比较Ddrgk1敲除与4EBP共表达时为0.001（蓝色）。**（f）**29°C时成人日间寿命。n个 ≥ 280只苍蝇；纳秒当将elav控制与Ddrgk1和S6K双重击倒进行比较时，不显著。小时Ddrgk1基因敲除的成虫寿命中有无Patj过表达。n个 ≥ 260只苍蝇，第页 < 0.001. 虚线表示进行爬升分析时在29°C下老化的时间点

图6
Ufmalization通过Atg9调节线粒体稳态。一MitoTracker Red显示活性线粒体。用dsRNA处理S2细胞以耗尽Ddrgk1、Ufl1或Atg9。DAPI用于显示细胞核（蓝色）。b条MitoTracker信号被测量为每个细胞的像素强度。数值代表的平均值±SDn个 = 每次处理50个细胞**第页 < 0.01, ***第页 < 与对照组相比为0.001。**c（c）**显示线粒体水平的直方图*COXIII公司*通过定量RT-PCR测量的mRNA。在elav-Gal4对照下，从幼年（3日龄）和老年（24日龄）具有指定基因型的苍蝇头上提取总RNA。RNA水平在标准化至*驱动蛋白*mRNA。数值代表3个生物重复的平均±SD*第页 < 与elav对照组相比为0.05。d日免疫印迹法显示指定基因型苍蝇幼年（3日龄）和老年（24日龄）头部线粒体ATP5A水平。抗β-肌动蛋白作为负荷控制。**e（电子）**显示ATP5A/β-actin标准化比率的直方图(d日). 数据代表3个独立的实验*第页 < 与elav相比为0.05。**（f）** *COXIII公司*通过定量RT-PCR测定mRNA。从幼龄（3日龄）和老龄（21日龄）具有指定基因型的蝇头中提取总RNA。RNA水平标准化为年龄匹配的Ddrgk1 RNAi苍蝇。数值代表3个生物重复的平均±SD*第页 < 0.05.克免疫印迹法显示所示基因型的年轻（3日龄）和老年（21日龄）头部的ATP5A水平。小时代表车道的ATP5A/β-actin归一化比率(克). *第页 < 0.05.我–我饲喂H的指示基因型幼蝇存活曲线₂O（运行）₂在25°C下诱导氧化应激：我表达Uba5和Ufl1 UAS-RNAi转基因的5日龄苍蝇，n个 ≥ 160,第页 < 0.001（对数秩检验）；j个在elav-Gal4下表达Ddrgk1 RNAi的3日龄苍蝇，n个 = 220,第页 < 0.001;k个Atg9在Ddrgk1击倒苍蝇中的共表达（3日龄），n个 = 220,第页 < 0.001;我飞进来(k个)在添加100µM雷帕霉素（Rapa）的培养基上饲养，n个 ≥ 200,第页 < 0.001

图7
JNK参与Ufm酸化的神经保护。一免疫印迹法检测由elav-Gal4驱动的幼蝇（3日龄）头部JNK磷酸化。用H处理缺乏Ddrgk1或过表达Atg9或两者的苍蝇₂O（运行）₂在25°C下持续60小时。抗β-肌动蛋白作为负荷控制。右面板：直方图，显示左面板中代表车道的p-JNK/β-actin的标准化比率。数据代表3个独立的实验**第页 < 0.01, ***第页 < 0.001.b条免疫印迹法检测3日龄elav苍蝇头部JNK磷酸化缺失的Ddrgk1，有或没有Puc RNAi。苍蝇接受了H治疗₂O（运行）₂在25°C下持续60小时。**c（c）**显示代表车道的p-JNK/β-actin比率的直方图(b条). ***第页 < 0.001，每重复3次。d日H上的生存曲线₂O（运行）₂Ddrgk1击倒幼蝇（3日龄），有或没有被elav-Gal4耗尽Puc。n个 = 200; 对数库测试，第页 < 0.001.e（电子）和克攀登分析：**e（电子）**Ddrgk1击倒苍蝇，有或没有Puc耗竭；克elav-Gal4用一个突变体拷贝击倒了Ddrgk1Puc公司基因(*Puc公司*^E69型如图所示）。纳秒不重要***第页 < 0.001.（f）和小时29°C时成人寿命：**（f）**Ddrgk1击倒，有或没有Puc耗尽，n个 ≥ 260,第页 < 0.001;小时Ddrgk1击倒苍蝇杂合性*Puc公司*^E69型,n个 ≥ 220,第页 < 0.001. 虚线表示执行爬升分析的时间点

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

RCAD/Ufl1是一种Ufm1 E3连接酶，对造血干细胞功能和小鼠造血至关重要。
Zhang M、Zhu X、Zhang Y、Cai Y、Chen J、Sivaprakasam S、Gurav A、Pi W、Makala L、Wu J、Pace B、Tuan-Lo D、Ganapathy V、Singh N、Li H。张明等。细胞死亡不同。2015年12月；22(12):1922-34. doi:10.1038/cdd.2015.51。Epub 2015年5月8日。细胞死亡不同。2015 PMID：25952549 免费PMC文章。
Atg9拮抗TOR信号调节肠细胞生长和上皮稳态果蝇属.
Wen JK、Wang YT、Chan CC、Hsieh CW、Liao HM、Hung CC、Chen GC。 Wen JK等人。埃利夫。2017年11月16日；6:e29338。doi:10.7554/寿命29338。埃利夫。2017 PMID：29144896 免费PMC文章。
HRD1的UFMylation调节内质网稳态。
罗H，焦QB，沈CB，龚伟业，袁JH，刘YY，陈Z，刘J，徐XL，聪YS，张XW。罗华等。 FASEB J.2023年11月；37（11）：e23221。doi:10.1096/fj.2022300004RRRR。 FASEB J.2023。 PMID：37795761
UFL1是一种UFMylation E3连接酶，在多细胞应激反应中起着关键作用。
蒋Q，王毅，向M，华杰，周T，陈F，吕X，黄杰，蔡毅。姜强等。前内分泌（洛桑）。2023年2月10日；14:1123124. doi:10.3389/fendo.2023.1124124。eCollection 2023年。前内分泌（洛桑）。2023 PMID：36843575 免费PMC文章。审查。
UFMylation：一种独特时尚的生活修饰。
魏毅、徐旭。魏毅等。基因组蛋白质组学生物信息学。2016年6月；14(3):140-146. doi:10.1016/j.gpb.2016.04.001。Epub 2016年5月20日。基因组蛋白质组学生物信息学。2016 PMID：27212118 免费PMC文章。审查。

查看所有类似文章

引用人

UFMylation在有丝分裂期间促进纺锤体组织。
Li G，Huang Y，Han W，Wei L，黄H，Zhu Y，Xiao Q，Wang Z，黄W，段R。 Li G等。细胞死亡疾病。2024年7月31日；15(7):544. doi:10.1038/s41419-024-06934-w。细胞死亡疾病。2024 PMID：39085203 免费PMC文章。
生物素邻近标记法在体内鉴定果蝇视紫红质相互作用伙伴。
Feizy N、Leuchtenberg SF、Steiner C、Würtz B、Fliegner L、Huber A。 Feizy N等人。科学报告2024年1月23日；14(1):1986. doi:10.1038/s41598-024-52041-3。科学报告2024。 PMID：38263196 免费PMC文章。
达帕格列嗪通过调节AMPK/mTOR、氧化应激和葡萄糖代谢，改善氯化铝诱导的阿尔茨海默病的认知损伤。
Samman WA、Selim SM、El Fayoumi HM、El-Sayed NM、Mehanna ET、Hazem RM。 Samman WA等人。制药（巴塞尔）。2023年5月16日；16(5):753. doi:10.3390/ph16050753。制药（巴塞尔）。2023 PMID：37242536 免费PMC文章。

工具书类

1. Klonsky DJ等人，《自噬监测分析的使用和解释指南》（第三版），自噬。2016;12(1):1–222. doi:10.1080/15548627.2015.1100356。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Lahiri V，Hawkins WD，Klionsky DJ。注意你（自我）吃什么：调节新陈代谢的自噬机制。单元格元数据。2019;29(4):803–826. doi:10.1016/j.cmet.2019.03.003。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. 李浩，于泽，张伟。神经退行性疾病中错误的蛋白质聚集和细胞通路改变。STE医学。2020;1（4）：e63。doi:10.37175/stemedicine.v1i4.63。-内政部
1. Xi Y、Dhaliwal JS、Ceizar M、Vaculik M、Kumar KL、Lagace DC。敲除Atg5会延迟成熟并降低海马体中成年神经元的存活率。细胞死亡疾病。2016;7:e2127。doi:10.1038/cddis.2015.406。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Nowosad A，Besson A.溶酶体处于细胞代谢、细胞周期和干细胞的十字路口。国际分子科学杂志。2022;23(4):2290. doi:10.3390/ijms23042290。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Klonsky DJ等人，《自噬监测分析的使用和解释指南》（第三版），自噬。2016;12(1):1–222. doi:10.1080/15548627.2015.1100356。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Klonsky DJ等人，《自噬监测分析的使用和解释指南》（第三版），自噬。2016;12(1):1–222. doi:10.1080/15548627.2015.1100356。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Lahiri V，Hawkins WD，Klionsky DJ。注意你（自我）吃什么：调节新陈代谢的自噬机制。单元格元数据。2019;29(4):803–826. doi:10.1016/j.cmet.2019.03.003。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[4] Lahiri V，Hawkins WD，Klionsky DJ。注意你（自我）吃什么：调节新陈代谢的自噬机制。单元格元数据。2019;29(4):803–826. doi:10.1016/j.cmet.2019.03.003。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[5] 李浩，于泽，张伟。神经退行性疾病中错误的蛋白质聚集和细胞通路改变。STE医学。2020;1（4）：e63。doi:10.37175/stemedicine.v1i4.63。-内政部

[6] 李浩，于泽，张伟。神经退行性疾病中错误的蛋白质聚集和细胞通路改变。STE医学。2020;1（4）：e63。doi:10.37175/stemedicine.v1i4.63。-内政部

[7] Xi Y、Dhaliwal JS、Ceizar M、Vaculik M、Kumar KL、Lagace DC。敲除Atg5会延迟成熟并降低海马体中成年神经元的存活率。细胞死亡疾病。2016;7:e2127。doi:10.1038/cddis.2015.406。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Xi Y、Dhaliwal JS、Ceizar M、Vaculik M、Kumar KL、Lagace DC。敲除Atg5会延迟成熟并降低海马体中成年神经元的存活率。细胞死亡疾病。2016;7:e2127。doi:10.1038/cddis.2015.406。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Nowosad A，Besson A.溶酶体处于细胞代谢、细胞周期和干细胞的十字路口。国际分子科学杂志。2022;23(4):2290. doi:10.3390/ijms23042290。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Nowosad A，Besson A.溶酶体处于细胞代谢、细胞周期和干细胞的十字路口。国际分子科学杂志。2022;23(4):2290. doi:10.3390/ijms23042290。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

通过Atg9实现Ufm化在果蝇衰老脑中的神经保护作用

附属公司

通过Atg9实现Ufm化在果蝇衰老脑中的神经保护作用

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

医疗

分子生物学数据库

研究材料

其他

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

医疗

分子生物学数据库

研究材料

其他