跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2009年6月15日；185（6）：1065-81。
doi:10.1083/jcb.200811033。

HUMMR是一种缺氧和HIF-1α诱导蛋白，可改变线粒体的分布和转运

阎丽 1, Seung Lim（升林）, 大卫霍夫曼, Pontus Aspenstrom公司, 霍华德·费德罗夫, 大卫·A·雷姆佩
附属机构

HUMMR是一种缺氧和HIF-1α诱导蛋白，可改变线粒体的分布和转运

阎丽等。 J细胞生物学. .

摘要

线粒体转运对维持正常神经元功能至关重要。在这里，我们发现了一种新的线粒体蛋白，缺氧上调线粒体运动调节器（HUMR），它在神经元中表达，并由缺氧诱导因子1α（HIF-1α）显著诱导。有趣的是，HUMMR与Miro-1和Miro-2相互作用，后者是介导线粒体转运的关键线粒体蛋白。有趣的是，缺氧神经元中HUMMR或HIF-1功能的下调显著降低了轴突中的线粒体含量。由于线粒体的运输和分布密不可分，因此还探讨了HUMMR功能降低对线粒体运输方向的影响。缺氧时HUMMR功能的丧失降低了运动线粒体顺行方向运动的百分比，增加了逆行方向运动百分比。因此，由HIF-1和缺氧诱导的一种新型线粒体蛋白HUMMR使线粒体的转运偏向顺行方向。这些发现对维持生理和病理状态下神经元的活性和功能具有广泛意义。

PubMed免责声明

数字

图1。
图1。
缺氧诱导HUMMR的转录和翻译上调。（A） 在星形胶质细胞培养物、神经元培养物和大脑皮层中，HIF-1α外显子2转录物丰度降低。在每种情况下，HIF-1前/后是对照组的基因型，而HIF-1α功能缺失的培养物来自HIF-1前/后：：hGFAPcre（A、B和E中的星形胶质细胞）、HIF-1前/后：：SynCre（A和B中的神经元），HIF-1前/后：：EsrCore（D中的神经元）或HIF-1前/后：：hGFAPcre（A和B的皮层）小鼠。（B） HIF-1α功能的丧失在很大程度上消除了低氧介导的HUMMR转录物诱导。A和B的转录物丰度标准化为正常氧水平。（C） 与免疫前血清（第3和第4道）不同，HUMMR兔多克隆抗体（第2道中的箭头）在50 kD附近鉴定出一条特异性蛋白带，该抗体通过用HUMMR-阻断肽（第1道）对膜进行预培养而消除。黑线表示中间车道已拼接。（D和E）缺氧在原代神经元（D）和星形胶质细胞（E）培养物中诱导HUMR蛋白丰度，这主要是由于HIF-1功能丧失而消除的（以黄色突出显示）。EsrCre，他莫昔芬调节的Cre重组酶；塔莫克斯。，他莫昔芬。（F） 使用IB，在小鼠的大脑、睾丸和卵巢中鉴定出HUMMR。H、 人；M、 小鼠；R、 老鼠。（G） 示意图显示了HUMMR基因组序列启动子和内含子中的多个假定缺氧反应元件（HRE；蓝盒；包含5′-RCGTG-3′核心）。假定HRE的特定DNA序列详见下图。
图2。
图2。
低氧诱导的HUMMR定位于线粒体。（A） 带有MLS、TMD、预测的切割位点、未知功能域和抗体识别的蛋白质区域的HUMMR示意图。数字表示氨基酸。（B） 缺氧和二甲基草酰甘氨酸联合诱导星形胶质细胞线粒体中HUMMR的表达（通过细胞色素鉴定c（c）). HUMMR的封闭肽消除了线粒体标记。在三个独立的实验中，所有数据重复三次。方框区域显示了下面放大的区域。
图3。
图3。
HUMMR导致线粒体网络崩溃。（A） 当单独转染时，mitoYFP以弥漫管状模式标记星形胶质细胞中的线粒体。（B） 相反，HUMMR-Flag和mitoYFP的共转染诱导线粒体网络的崩溃。ICC证实，HUMMR-Flag构建体不定位于ER（D）或高尔基体（E）。（C） HUMMR转染细胞中线粒体形态的定量证实，大多数细胞含有坍塌的线粒体网络。左侧B中的比例尺适用于B中的所有图像；D中的比例尺适用于D和E中的所有图像。误差条表示标准偏差，平均来自一个代表性实验的三个不同数据点。（***，P<0.001）。所有数据都在三个独立的实验中进行了复制。
图4。
图4。
HUMMR与Miro-1、Miro-2、GRIF-1和OIP106相互作用，但不与hFis-1相互作用。（A和B）HUMR-V5与各种Miro、GRIF-1、OIP106或hFis-1构建物共同转染到HEK-293细胞。使用转染到HEK-293细胞的IP HUMR-V5（IP V5）的V5抗体，在免疫印迹（IB-Myc）上鉴定Myc–Miro-1和Myc–Miro-2条带。（C） 类似地，Myc抗体IP是一种包含Myc–Miro-2和HUMMR-V5的复合物。（D） 与Miro-1/Miro-2相比，共转染HUMMR和hFis时未观察到相互作用。（E和F）与Miro数据类似，使用针对IP HUMR-V5的V5抗体证实Xpress-OIP106（E）和GRIF-1-Flag（F）也是蛋白质复合物的一部分。（G和H）与IgG对照抗体相比，一种针对内源性人类Miro-2的抗体能有效地抑制Miro-2（G），并显示出与内源性HUMMR（H）的特异性相互作用。所有数据均在至少三个独立实验中重复。
图5。
图5。
HUMMR改变了GRIF-1的定位。（A） 转染的Xpress-OIP106主要位于线粒体。（B）Xpress-OIP106和HUMMR-V5共同定位于塌陷的线粒体。（C）转染的GRIF-1–星形胶质细胞中的标记主要定位于细胞质。（D） GRIF-1–Flag与HUMR-V5的联合转染证明HUMMR-V5与GRIF-1-Flag在线粒体塌陷中的共定位。所有数据均在三个独立实验中复制。
图6。
图6。
HUMMR的C端位于IMS中。（A） 由于HUMMR与Miro-1和Miro-2相互作用，它可能有三种构象之一：（1）OMM中的TMD在细胞质中有C末端，（2）OMM的TMD有IMS中的C末端，或（3）IMM中的TM有IMS的C末端。（B） 当分离的线粒体暴露于胰蛋白酶时，OMM蛋白Tom20和Bcl-2降解，而HUMMR没有降解。（C） 为了确定HUMMR的C末端是否位于IMS中，线粒体受到渗透性休克（渗透OMM）和胰蛋白酶的联合作用。HUMMR通过渗透性休克和胰蛋白酶联合治疗而降解，但不能单独通过任何一种治疗。正如所料，细胞色素c（c）被渗透性休克减弱，然后通过渗透性休克和胰蛋白酶的联合作用显著降解。（D） 当从缺氧神经元中分离线粒体时，也观察到同样的结果。
图7。
图7。
HUMMR C末端的丢失不会中断其与Miro的结合。（A） 用于IP的C末端和N末端截断突变体的示意图。数字表示氨基酸。（B） HUMMR C末端177个原子的截短不会阻止HUMMR与Miro-1和Miro-2的相互作用。（C） HUMMR N末端的缺失会干扰其与Miro-1和Miro-2的相互作用。（D） 同样，TMD或Miro-2的缺失抑制了其与HUMMR的相互作用。
图8。
图8。
HUMMR功能降低会耗尽轴突中的线粒体。（A–D）shRNA-GFP（A和B）或scrRNA-GFP（C和D）的联合转染；mito-DsRed用GFP（A和C；绿色箭头，树突；红色箭头，轴突）标记神经元过程，线粒体用DsRed（B和D）标记。（E和F）HUMMR功能降低会降低轴突中的线粒体含量（根据线粒体轴突指数；E），并减少每微米轴突中线粒体的数量（F）。这种影响在缺氧时更为严重。HUMMR功能降低会适度降低平均线粒体长度（G）。为了便于比较，水平虚线表示正常氧条件下scrRNA控制的值。（H） 神经元暴露于5%O224小时诱导HUMMR蛋白。（I和J）HUMMR功能降低会增加神经元胞体中的线粒体（I），但不会影响Endo-GFP分布（J）。Endo-GFP，GFP标记的内体。*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001。误差条表示SD；实验是三个独立实验的手段。
图9。
图9。
HIF-1功能的丧失会降低轴突线粒体含量，而HUMMR可以拯救轴突线粒体。（A） HIF-1α实验示意图前/后：：EsrCore神经元产生HIF-1功能丧失（±HUMMR拯救）及其对线粒体分布的影响。（B和C）缺氧时，HIF-1功能丧失会减少轴突线粒体（根据线粒体轴突指数[B]和线粒体数量/轴突长度[C]测量），但在常压（B和C）下无影响。（D） 暴露于5%氧环境24小时后，HIF-1功能丧失不会改变神经元线粒体质量2（E）HUMMR和HIF-1功能的联合丧失对线粒体轴突指数的影响并不比单独降低HUMR功能的影响更大（虚线表示基线水平）。（F和G）HUMMR可挽救缺氧时HIF-1功能丧失时观察到的线粒体轴突含量。NS，无显著性。*，P<0.05；***，P<0.001。误差条表示SD；实验是三个独立实验的手段。
图10。
图10。
HUMMR功能降低会减少顺行性并增强逆行线粒体。（A） 使用shRNA-mito-DsRed降低HUMMR功能、神经元缺氧暴露以及线粒体转运成像的实验示意图。（B） 从神经元记录的用于确定线粒体运动方向的心电描记图的例子。（C和D）HUMMR功能降低（C）或HIF-1功能丧失（D）降低了在顺行方向上运输的运动线粒体的百分比，并增加了在逆行方向上移动的百分比。HUMMR功能降低不会改变线粒体膜电位或ATP丰度。C和D中的水平虚线表示相同数量的线粒体正向和逆向运动的点。（E和F）在HUMMR功能降低的情况下，未观察到MMP（E）或ATP（F）丰度的变化。线粒体膜电位；NS，无显著性。***，P<0.001。误差条表示SD；实验是三个独立实验的手段。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

  • 缺氧时，HUMMR参与线粒体舞蹈。
    Li Y，Rempe DA。 李毅等。 细胞周期。2010年1月1日；9(1):50-7. doi:10.4161/cc.9.1.10318。Epub 2010年1月13日。 细胞周期。2010 PMID：20016276
  • 丝裂霉素2是轴突线粒体运输所必需的，并与Miro/Milton复合体相互作用。
    Misko A、Jiang S、Wegorzewska I、Milbrandt J、Baloh RH。 Misko A等人。 神经科学杂志。2010年3月24日；30(12):4232-40. doi:10.1523/JNEUROSCI.6248-09.2010。 神经科学杂志。2010 PMID：20335458 免费PMC文章。
  • Miro1依赖GTPase招募Grif-1调节海马神经元的线粒体运输。
    MacAskill AF、Brickley K、Stephenson FA、Kittler JT。 MacAskill AF等人。 分子细胞神经科学。2009年3月；40(3):301-12. doi:10.1016/j.mcn.2008.10.016。Epub 2008年12月3日。 分子细胞神经科学。2009 PMID：19103291
  • 线粒体的轴突运输。
    Saxton WM，Hollenbeck PJ公司。 Saxton WM等人。 细胞科学杂志。2012年5月1日；125（第9部分）：2095-104。doi:10.1242/jcs.053850。Epub 2012年5月22日。 细胞科学杂志。2012 PMID：22619228 免费PMC文章。 审查。
  • 线粒体在轴突中的运输和对接。
    蔡Q，Sheng ZH。 蔡强等。 实验神经学。2009年8月；218(2):257-67. doi:10.1016/j.expneuro.2009.03.024。Epub 2009年3月31日。 实验神经学。2009 PMID：19341731 免费PMC文章。 审查。
查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Aldridge A.C.、Benson L.P.、Siegenthaler M.M.、Whigham B.T.、Stowers R.S.、Hales K.G.，2007年。Drp1（一种动力相关蛋白）和milton（一种运动相关蛋白）在果蝇精子发生期间线粒体分离、展开和伸长中的作用。Fly（奥斯汀）。1:38–46-公共医学
    1. 银行家G.A.，Cowan W.M.，1979年。在分散细胞培养中对海马神经元的进一步观察。J.公司。神经醇。187:469–493-公共医学
    1. Bongarzone E.R.、Foster L.M.、Byravan S.、Verity A.N.、Landry C.F.、Schonmann V.V.、Amur-Umarjee S.、Campagnoni A.T.，1996年。条件永生化神经细胞系：神经细胞功能研究的潜在模型。方法。10:489–500-公共医学
    1. Brickley K.、Smith M.J.、Beck M.和Stephenson F.A.，2005年。GRIF-1和OIP106，一个新的螺旋结构域蛋白基因家族的成员：体内外与驱动蛋白的结合。生物学杂志。化学。280:14723–14732-公共医学
    1. Briones T.L.、Suh E.、Jozsa L.、Rogozinska M.、Woods J.、Wadowska M.，2005年。脑缺血和康复训练后齿状回突触前终末突触和线粒体数量的变化。大脑研究1033:51–57-公共医学

出版物类型

MeSH术语