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案例报告
.2018年4月23日;45(2):226-244.e8。
doi:10.1016/j.devcel.2018.03.020。

Ari-1与Parkin共同调节肌核组织并与主动脉瘤相关

附属公司
案例报告

Ari-1与Parkin共同调节肌核组织并与主动脉瘤相关

陈凯丽等。 开发人员单元格. .

摘要

细胞核通过LINC(核骨架与细胞骨架的连接物)复合体主动定位并锚定在细胞骨架上。我们发现Parkin-like E3泛素连接酶Ariadne-1(Ari-1)的突变影响果蝇LINC复合体成员的定位和分布。ari-1突变体在幼虫肌肉中表现出核聚集和形态缺陷。我们证明Ari-1单-泛素化LINC复合物核心成员Koi。令人惊讶的是,我们发现Parkin和Ari-1之间存在功能冗余:增加Parkin表达可以拯救Ari-1突变表型,反之亦然。我们进一步表明,人类ari-1同源物(ARIH1)中的罕见变异与胸主动脉瘤和夹层有关,这些疾病是由平滑肌细胞(SMC)功能障碍引起的。人类ARIH1拯救苍蝇ari-1突变表型,而患者体内发现的人类变异体未能做到这一点。此外,从患者身上获得的SMC表现出异常的核形态。因此,ARIH1在将肌核锚定到细胞骨架中至关重要。

关键词:ARIH1;果蝇;MSP300;SUN蛋白;主动脉夹层;脑血管瘤;锦鲤;核骨架与细胞骨架连接子(LINC);核膜;环E3连接酶之间的环。

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数字

图1
图1。Ari-1缺失影响核定位果蝇肌肉
(A)蛋白质结构域:富含糖:富含甘氨酸,类UBA:泛素相关(UBA)样,环1:第一环,IBR:介于环之间,环2:第二环ari-1型本研究中使用的等位基因。ari-1型-相关的致命性通过覆盖ari-1型地点:第1528页(1.5Mb,重复段:X:17.79Mb…18.98Mb)和Pacman重复Dp(1;3)DC342(80kb)(Venken等人,2010年)。(B)CRISPR介导的Mi集成{MIC}-类似盒式磁带(CRI{MIC})输入ari-1型的第一个要生成的编码内含子ari-1型国际广播电台{MIC}(基因陷阱)。基因捕获盒与RMCE交换为蛋白质捕获盒(ari-1型中国国际广播电台{GFSTF})标记Ari-1。我们还将CRI{MIC}盒换成了T2A-GAL4盒,其功能是作为一个基因陷阱,同时诱导GAL4表达,模拟ari-1型(ari-1型CRI{T2A-Gal4}).(C)图表显示了羽化并存活几天(橙色)或10天(绿色)以上的动物的百分比。控制:FRT19A型国际标准化组织,用于产生ari-1型突变体(Yamamoto等人,2014);除非另有说明,否则在整个研究过程中用作对照。GR:基因组拯救,Pacman重复DC342。数据访问>阿里1:无处不在阿里1表达式(无女儿-GAL4). 定义:缺陷英国标准(1)BSC352,揭开ari-1型轨迹。数据显示为平均值±标准差,每个基因型n≥100,除ari-1型承兑交单(n=69)和ari-1型A、 B或D/def(n=50)。(D)三龄幼虫体壁肌肉肌动蛋白(阴茎肽,灰色)和细胞核(TOPRO,绿色)染色。红色方框表示原子核相互接触的例子。整个研究过程中显示的所有肌肉均为三龄幼虫肌肉6,第3段。比例尺:50μm。(E)量化(D)。显示至少有两个接触细胞核的肌肉百分比的图表。Mef:Mef2-GAL4,肌肉特异性表达。所示数据为平均值±SD。
图2
图2。核形态在ari-1型突变体
(A)肌核染色用于LaminC。比例尺:5μm(B)左:三龄肌核的电子显微照片。核轮廓为红色;粉红色阴影表示细胞核和质膜之间的区域(细胞核区域–PM)。右:核长宽比(椭球形状的测量);核面积;%未覆盖周长(未被线粒体、细胞骨架或质膜覆盖的核周长百分比);核面积-PM(核与PM之间的面积)。每个基因型3只动物的数据,平均值±SEM。统计分析:非配对t检验。ns:无显著性,p>0.05;**:p<0.001***p<0.0001。
图3
图3。Ari-1调节LINC复合物和泛素Koi
(A))幼体肌肉染色,检测Msp-300(绿色,抗Msp-300])和细胞核(白色,DAPI)。比例尺:5μm。(B)肌核,Koi染色(白色)。比例尺:5μm。右下角:Koi强度的量化。将值归一化为对照组中的平均Koi强度。误差条代表SEM值。统计分析:采用Tukey后验进行单因素方差分析。ns:无显著性,p>0.05;**:p<0.001***p<0.0001(C)上图:下图所示基因型幼虫裂解物的Western blot(抗GFP)。锦鲤P{PTT}公司是标记4/6亚型的蛋白质陷阱(图S3E)。yw公司(1w*):阴性对照。底部:GFP定量,归一化为肌动蛋白水平。所示数据为平均值±SD,n=3。统计分析:未配对t检验,*p<0.05(D)单独或与HA标记的Koi联合表达V5标记的Ari-1的S2细胞蛋白裂解物免疫沉淀的Western blotsCterm公司.(E)左图:核聚集的量化ubcD10型突变体与控制(yw公司). 数据显示为平均值±标准偏差。统计分析:未配对t检验。***:p<0.0001。右:UbcD10将泛素(Ub)转移到Ari-1。随后将Ub转移到基板上。(F)左图:控制中核聚集的量化(w个; C57-GAL4)和yw公司C57-GAL4在肌肉中过度表达Koi(V5-tagged)。右:绿色:TOPRO(细胞核),白色:磷灰石(肌动蛋白),红色:V5(Koi)。数据显示为平均值±标准偏差。统计分析:未配对t检验。**:p<0.001(G)GST标记E3(顶部至底部)、泛素(用链霉亲和素HRP可视化,中间)和T7标记KoiU2(底部)的蛋白质印迹。箭头表示未修饰的蛋白质;箭头表示泛素修饰的蛋白质。泛素印迹中观察到的泛素阳性涂片的蛋白质特性如左图所示。*标记非特定带。WT-野生型Ari-1;ARIH1环域之间的RBR环;OPEN全长,催化活性Ari-1;DEAD–全长Ari-1,包含OPEN和催化死亡突变。
图4
图4。Ari-1和Parkin(Park)基因相互作用
(A)蛋白质同源性果蝇属Ari-1及其人类同源物(ARIH1)和其他苍蝇RBR蛋白。比较了蛋白质序列的一致性和相似性百分比。(B)蛋白质印迹果蝇属S2细胞蛋白裂解物。左:Ari-1(V5)和Parkin(Flag)的正向和反向联合免疫沉淀(co-IP)。(C)Ari-1和Parkin蛋白裂解物之间co-IP的Western blot果蝇属表达V5标记野生型(WT)的S2细胞,ari-1型A类ari-1型B类和Parkin(旗帜)。(D)死亡阶段、逃逸者百分比和平均寿命的比较ari-1型停车场突变背景。(E)显示LaminC染色肌肉细胞核的图像。比例尺:5μm。(F)核聚类分析。显示至少有两个接触细胞核的肌肉百分比的图表。数据显示为平均值±标准偏差。统计分析:未配对t检验比较公园突变体进行控制。单因素方差分析与Tukey后验比较单个杂合突变体(ari-1型*/+公园*/+)将杂合突变体加倍(ari-1*/+;公园*/+). ns:无显著性,p>0.05;**:p<0.001;***:p<0.0001。
图5
图5。Ari-1和Parkin(Park)功能重叠
(A)左:肌肉染色有细胞核(DAPI,绿色)和肌动蛋白(磷灰石,白色)。比例尺:50μm。右:显示至少两个接触细胞核的肌肉百分比图。数据显示为平均值±SD。统计分析:未配对t检验,将所有基因型(对照除外)与ari-1型A类.ns:无显著性,p>0.05;**:p<0.001;***:p<0.0001。(B)羽化并存活超过三天(绿色)或羽化且平均寿命为三天(橙色)的成虫百分比图。≥每个基因型分析250只动物。数据显示为平均值±标准偏差。(C)线粒体复合体V亚单位ATP5A(白色)染色的三龄肌肉线粒体网络的共焦图像。比例尺:7μm。(D)生存曲线。虚线和生存曲线之间的交点表示50%的寿命(X轴上的开放圆)。橙色和浅蓝色曲线分别是红色和深蓝色曲线的控件。(E)的IP果蝇属S2细胞,表达KoiCterm公司(V5)和/或驻车(旗帜)。显示正向和反向co-IP。(F)蛋白质印迹(从上到下):GST标记的Parkin RBR(顶部)、泛素(用链亲和素HRP显示,中间)和T7标记的KoiU2(底部)。箭头表示未修饰的蛋白质;箭头表示泛素修饰蛋白。*标记KoiU2-Ub的确切分子量,该分子量部分被活性的、自泛素化的Park2 RBR Ub(n)(泛素印迹)掩盖。在泛素印迹中观察到的泛素阳性涂片的蛋白质特性如左图所示。
图6
图6。阿里1主动脉瘤患者的变异
(A)图图例(B),(D)(E)三例患者的家谱阿里1变体如图B、D和E所示。部分深色填充形状的家族成员患有主动脉瘤和/或脑血管瘤。橙色填充形状的家庭成员突然死亡。用红色或绿色方框标记的家庭成员进行外显子组测序;红色方框表示中存在变体阿里1而绿色方框表示没有阿里1变体。每个符号下都标明了最后随访或死亡的年龄。面板(C)显示病例1的物理特征:萎缩性瘢痕、明显的扁平苔藓和病例1 6岁首次动脉瘤修复前后的两张主动脉术中图像。所有受试者均获得知情同意。(F)显示ARIH1蛋白结构域结构和三种已识别变体的定位的模型。在N-末端富含甘氨酸的结构域中发现了两个错义变体(E15Q和E44G),而在RING1结构域的开头发现了一个无义变体(R171*)。(G)显示羽化且寿命超过15天(绿色)或少于5天(橙色)的成虫百分比的图表。≥每个基因型分析了150只动物,除了ari-1型A类; da>E44G(n=49)。数据为平均值±标准偏差。(H)生存曲线。虚线和生存曲线之间的交点表示每个基因型的50%寿命(X轴上的开圆圈)。
图7
图7。损失阿里1改变核形态
(A)显示三龄幼虫肌核核膜形态(层粘连,白色)的图像。比例尺:5μm。右下:量化显示至少两个接触细胞核的肌肉百分比。数据表示为平均值±SEM。统计分析:未配对t检验比较ari-1型A类; da>ARIH1具有ari-1型A类; da>ARIH1突变体.**:p<0.001(B)主动脉病人组织的TEM图像(R171*和E15Q)。vSMC以绿色勾勒,细胞核以红色勾勒。右上角:显示核面积与核周长之比的图表(每个组织样本n≥35)。数据表示为平均值±SEM。统计分析:与对照-1相比,未配对t检验。ns:无显著性,p>0.05;*:p<0.01;**:p<0.001(C)用打乱或阿里1shRNA(03、05和15,GE Dharmacon)。每个基因型n≥350个细胞。统计分析:非配对t检验。*:p<0.01;**:p<0.001***p<0.0001(D)工作模式。(左)在野生型条件下,Ari-1调节核定位,并由Parkin辅助。Parkin的主要功能是调节线粒体质量控制。(中)在没有ari-1型,Parkin假设对核定位进行了一些监管。(右)突变体Ari-1以显性负向作用,影响Parkin补偿核定位的能力,导致更严重的表型。并非所有Parkin复合体都受到Ari-1突变蛋白的影响,从而使Parkin能够维持线粒体质量控制。

中的注释

  • Ariande对肌核定位和动脉瘤进行了LINC。
    Balakrishnan M,Baylies MK公司。 Balakrishnan M等人。 开发单元。2018年4月23日;45(2):149-150. doi:10.1016/j.devcel.2018.04.004。 开发单元。2018 PMID:29689191 免费PMC文章。

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工具书类

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