VDAC oligomers form mitochondrial pores to release mtDNA fragments and promote lupus-like disease

doi:10.1126/science.aav4011

.2019年12月20日；366(6472):1531-1536.

doi:10.1126/science.aav4011。 Epub 2019年12月19日。

VDAC寡聚物形成线粒体孔释放mtDNA片段并促进狼疮样疾病

附属公司

¹美国马里兰州贝塞斯达国家心肺与血液研究所心血管分所肥胖与衰老研究实验室，邮编：20892。
²内盖夫生命科学系和国家生物技术研究所，内盖夫Ben-Gurion大学，Beer-Sheva 84105，以色列。
^三美国马里兰州贝塞斯达国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所系统自身免疫科，邮编：20982。
⁴美国马里兰州贝塞斯达国家过敏和传染病研究所传染病实验室医学病毒学科，邮编：20892。
⁵美国马里兰州贝塞斯达国家心脏、肺和血液研究所系统生物学中心，邮编：20892。
⁶分子和细胞信号实验室，细胞和分子医学系，以及比利时鲁汶3000鲁汶KU鲁汶Kanker Instituut。
⁷Mokobio生物技术研发中心，美国马里兰州罗克维尔，邮编：20850。
⁸美国马里兰州贝塞斯达国家心肺与血液研究所心血管分所肥胖与衰老研究实验室，邮编：20892。chungj@nhlbi.nih.gov（中文）。

PMID： 31857488
PMCID公司： PMC8325171号
内政部： 10.1126/科学平均4011

VDAC寡聚物形成线粒体孔释放mtDNA片段并促进狼疮样疾病

Jeonghan Kim（金正汉）等人。科学类. 2019.

.2019年12月20日；366(6472):1531-1536.

doi:10.1126/science.aav4011。 Epub 2019年12月19日。

附属公司

¹美国马里兰州贝塞斯达国家心肺与血液研究所心血管分所肥胖与衰老研究实验室，邮编：20892。
²内盖夫生命科学系和国家生物技术研究所，内盖夫Ben-Gurion大学，Beer-Sheva 84105，以色列。
^三美国马里兰州贝塞斯达国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所系统自身免疫科，邮编：20982。
⁴美国马里兰州贝塞斯达国家过敏和传染病研究所传染病实验室医学病毒学科，邮编：20892。
⁵美国马里兰州贝塞斯达国家心脏、肺和血液研究所系统生物学中心，邮编：20892。
⁶细胞和分子医学系分子和细胞信号实验室和比利时鲁汶3000鲁汶大学鲁汶坎克研究所。
⁷Mokobio生物技术研发中心，美国马里兰州罗克维尔，邮编：20850。
⁸美国马里兰州贝塞斯达国家心肺与血液研究所心血管分所肥胖与衰老研究实验室，邮编：20892。chungj@nhlbi.nih.gov（中文）。

PMID： 31857488
PMCID公司： PMC8325171号
内政部： 10.1126/科学平均4011

摘要

线粒体应激将线粒体DNA（mtDNA）释放到胞浆中，从而触发I型干扰素（IFN）反应。线粒体外膜通透性是线粒体DNA释放所必需的，已在凋亡细胞中进行了广泛研究，但对其在活细胞中的作用知之甚少。我们发现，氧化应激的线粒体通过线粒体外膜中电压依赖性阴离子通道（VDAC）低聚物形成的孔释放短mtDNA片段。此外，VDAC1 N端结构域中带正电荷的残基与mtDNA相互作用，促进VDAC1低聚。VDAC寡聚化抑制剂VBIT-4可降低系统性红斑狼疮小鼠模型中mtDNA释放、IFN信号、中性粒细胞胞外陷阱和疾病严重程度。因此，抑制VDAC齐聚是治疗与mtDNA释放相关疾病的潜在方法。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争性利益：未声明。

数字

**图1。。*Endog公司*-缺乏增加cmtDNA和I型干扰素信号。**
(一和B类)野生型和野生型中cmtDNA（A）和总mtDNA（B）的定量*Endog公司*^−/−MEF公司。(C类和D类)WT和WT中ISG表达水平（C）和RNAseq数据（D）的热图分析*Endog公司*^−/−MEF公司。(E类和F类)WT和*Endog公司*^−/−MEF以及两个独立生成的ρ⁰MEF（ρ⁰1和ρ⁰2）通过免疫印迹（E）和RT-qPCR（F）检测。(**G公司**)在WT和*Endog公司*^−/−用Mito（M）-TEMPO（10μM）处理48小时后的MEF。所有值均表示为至少三个独立实验的平均值±SEM*p<0.05**p<0.01***p<0.005；nd，未检出；ns，不显著。

图2。 — **图2.线粒体DNA片段释放需要VDAC齐聚。**
(一)WT和*Vdac1/3*^−/−MEF公司。(B类)在WT和*Vdac1/3型*^−/−H治疗后的MEF₂O（运行）₂（100μM）持续18小时(C类)在WT和*Vdac1/3型*^−/−击倒后的中小企业*Endog公司*. (D类和E类)用VBIT-4（10μM）治疗后，测量cmtDNA（D）和ISG表达（E）水平*Endog公司*^−/−MEF公司。(F类)VDAC1寡聚依赖于mtDNA从载mtDNA脂质体中的释放和VBIT-4的抑制。(**G公司**)fimtDNA和cmtDNA的片段大小分布。所有数值均以至少三个独立实验的平均值±SEM表示*p<0.05**p<0.01***p<0.005；ns，不显著。

图3。 — **图3 mtDNA与VDAC1相互作用并稳定其寡聚状态。**
(一)VDAC1低聚化伴随着N末端结构域（红色）移位进入大低聚体孔的示意图。我们无法在体外表征VDAC3，因为它容易形成聚集体。(B类和C类)用交联试剂EGS处理纯化的VDAC1后，通过免疫印迹观察mtDNA诱导的寡聚反应，以在电泳期间稳定寡聚物（B）。低聚物的定量分析如（C）所示。(D类)线粒体DNA与WT和VDAC1的结合*Endog公司*^−/−MEF公司。(E类到**G公司**)VDAC1（E）和BAK（G）在WT中齐聚，*Endog公司*^−/−和*Endog公司*^−/−ρ⁰免疫印迹法显示MEF。指出了VDAC1单体（Mono）、二聚体（Di）、三聚体（Tri）和多聚体（Multi）的位置。NSB，非特异性带。VDAC1低聚物的定量分析如图（F）所示。(**H（H）**)在WT和*Endog公司*^−/−用BAX齐聚抑制剂（BAI）（2μM）处理24小时后的MEF(我)VDAC1 N-末端肽的氨基酸序列。带正电的氨基酸突变为丙氨酸（A：红色）。(J型)线粒体DNA片段与WT和3A N-末端26氨基酸肽的直接相互作用。(**K（K）**)H后用RT-qPCR检测ISG表达水平₂O（运行）₂在表达WT或3A VDAC1的MEF中（100μM）处理18小时。所有值均表示为至少三个独立实验的平均值±SEM*p<0.05**p<0.01***p<0.005；ns，不显著。

图4。 — **图4 VDAC1齐聚抑制剂VBIT-4改善狼疮样疾病。**
(一)MRL/MpJ脾细胞中VDAC1寡聚体的形成-*Fas公司*^{液化石油气}狼疮倾向小鼠和MRL/MpJ对照小鼠（见图S11B；每组6只）。(B类)健康对照组和SLE患者PBMC中VDAC1的寡聚状态（见图S11C；每组N=6）。(C类)用VBIT-4（10μM）处理后，在脾细胞（A）中测量cmtDNA水平。(D类和E类)VBIT-4治疗小鼠的肾小球，用补体C3（绿色）和IgG（红色）抗体染色。细胞核用Hoechst（蓝色）染色。标尺，20μm（D）。（D）中C3和IgG的荧光强度（每组n=8）（E）。(F类到我)尿白蛋白：VBIT-4治疗小鼠的肌酐比率（F）、血清抗dsDNA水平（G）、ANA水平（H）和IgG水平（I）（每组10只）。(J型)VBIT-4处理小鼠的血清无细胞mtDNA水平（每组n=5）。(**K（K）**)用mitoSOX测定健康对照组（HC）和SLE患者（每组3例）PBMC中mROS水平。(**L（左）**)采用SYTOX-PicoGreen平板法测量A23187诱导的HC或SLE受试者NDG形成的NET（每组3例）。所有值均表示为平均值±SEM。*p<0.05**p<0.01***p<0.005；ns，不显著。

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中的注释

线粒体DNA促进自身免疫。
Crow MK.公司。 Crow MK.公司。科学。2019年12月20日；366(6472):1445-1446. doi:10.1126/science.aaz9308。科学。2019 PMID：31857466 没有可用的摘要。

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[9] Keinan N，Tyomkin D，Shoshan-Barmatz V，线粒体蛋白电压依赖性阴离子通道的低聚化与诱导凋亡耦合。《分子细胞生物学》30，5698–5709（2010）。-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Keinan N，Tyomkin D，Shoshan-Barmatz V，线粒体蛋白电压依赖性阴离子通道的低聚化与诱导凋亡耦合。《分子细胞生物学》30，5698–5709（2010）。-项目管理咨询公司-公共医学

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