The Dynamics of TGF-β Signaling Are Dictated by Receptor Trafficking via the ESCRT Machinery

doi:10.1016/j.celrep.2018.10.056

.2018年11月13日；25（7）：1841-1855.e5。

doi:10.1016/j.celrep.2018.10.056。

TGF-β信号转导的动力学受受体通过ESCRT机制的贩运调控

丹尼尔·S·J·米勒¹, 罗伯特·德·布洛克瑟姆¹, 明江², 伊利亚·戈里¹, 丽贝卡·E·桑德斯², Debipriya Das公司¹, 普罗比尔·查克拉瓦蒂^三, 迈克尔·豪厄尔², 卡罗琳·S·希尔⁴

附属公司

¹英国伦敦NW1 1AT米德兰路1号弗朗西斯·克里克研究所发展信号实验室。
²高通量筛选实验室，Francis Crick Institute，1 Midland Road，London NW1 1AT，UK。
^三英国伦敦NW1 1AT米德兰路1号弗朗西斯·克里克研究所生物信息学和生物统计设施。
⁴发展信号实验室，Francis Crick Institute，1 Midland Road，London NW1 1AT，UK。电子地址：caroline.hill@crick.ac.uk。

PMID： 30428352
PMCID公司： PMC7615189号
内政部： 2016年10月10日/j.celrep.2018.10.056

TGF-β信号转导的动力学受受体通过ESCRT机制的贩运调控

丹尼尔·米勒等。单元格代表. 2018.

.2018年11月13日；25（7）：1841-1855.e5。

doi:10.1016/j.celrep.2018.10.056。

作者

附属公司

¹英国伦敦NW1 1AT米德兰路1号弗朗西斯·克里克研究所发展信号实验室。
²高通量筛查实验室，弗朗西斯·克里克研究所，英国伦敦西北1 1AT米德兰路1号。
^三英国伦敦NW1 1AT米德兰路1号弗朗西斯·克里克研究所生物信息学和生物统计设施。
⁴发展信号实验室，Francis Crick Institute，1 Midland Road，London NW1 1AT，UK。电子地址：caroline.hill@crick.ac.uk。

PMID： 30428352
PMCID公司： PMC7615189号
内政部： 2016年10月10日/j.celrep.2018.10.056

摘要

分泌生长因子刺激的信号转导途径在细胞表面和细胞核之间的多个水平上受到严格调控。细胞表面受体的贩运正在成为调节适当细胞反应的关键步骤，而这一过程中的扰动会导致人类疾病，包括癌症。对于识别转化生长因子β（TGF-β）家族配体的受体来说，对于贩运是如何调节的，或者这是如何形成信号动力学的，知之甚少。在这里，使用全基因组小干扰RNA（siRNA）筛选，我们确定了ESCRT（运输所需的内体分选复合体）机制是信号持续时间的关键决定因素。ESCRT组分的下调增加了TGF-β信号的输出，并使细胞对其微环境中的低剂量配体敏感。这种敏化作用促使上皮细胞向间充质细胞转化（EMT），以应对低剂量配体，我们证明了ESCRT机制的下调与癌症生存之间的联系。

关键词：ESCRT机械；SMAD2；转化生长因子-β；上皮-间充质转化；受体贩运；信号动力学。

PubMed免责声明

利益冲突声明

利益声明

提交人声明没有相互竞争的利益。

数字

**图1。TGF-β信号动力学调控因子的全基因组筛选**
（A）用TGF-β处理HaCaT细胞5分钟，然后用TGF--β中和抗体1D11或同型对照（对照抗体）处理指定时间。通过western blotting检测PSMAD2、SMAD2和微管蛋白水平作为负荷对照。量化是三个独立实验的标准化平均值±SD*p<0.05。（B）一个散点图，显示1小时（x轴）或20小时（y轴）后分析的全基因组siRNA屏幕中每次点击核SMAD2/3水平的变化，用屏幕平均值的SDs表示。红色虚线表示2个SD，这是这些屏幕的重要性阈值。ESCRT机械的四个组件，*VPS28、UBAP1、VPS4B*、和*PTPN23型*显示。

**图2。敲除ESCRT组分导致TGF-β处理后SMAD2磷酸化持续存在**
（A–D）用非靶向（NT）对照siRNA或靶向siRNA转染HaCaT细胞*VPS28系列*（A），*UBAP1型*（B），*PTPN23型*（C），或*VPS4B（虚拟专用交换机）*（D）并用TGF-β刺激指定时间。通过western blot检测PSMAD2、SMAD2/3、TGFBR1、TGFBR2和微管蛋白水平作为负荷对照。量化是三个独立实验的标准化平均值±SD*p<0.05。通过qPCR评估击倒程度，相同三个独立实验的归一化平均值±SD显示在右下角。

**图3。ESCRT敲除的效应不仅限于TGF-β途径，而且导致来自内室的持续信号传导**
用非靶向（NT）对照siRNA或靶向siRNA转染（A–C）HaCaT细胞*VPS28系列*并用激活素（A和C）或BMP4（B和C）刺激指定时间。通过蛋白质印迹测定作为负载对照的PSMAD2、SMAD2/3、PSMAD1、SMAD1、BMPR2、ACVR1B、ACVR2B和微管蛋白的水平。定量是三个独立实验的归一化平均值±标准差。定量标准化为NT未处理样品*p<0.05。通过qPCR评估击倒程度，相同三个独立实验的归一化平均值±SD显示在右下角。（D）用NT对照siRNA或靶向siRNA转染HaCaT细胞*VPS28系列*或*UBAP1公司*并按指示用TGF-β刺激4小时。进行表面生物素化试验，并用western blot检测TGFBR1或TGFBR2的表面水平，或作为负荷对照的TGFBR1、TGFBR2、PSMAD2、SMAD2/3或微管蛋白的总水平。定量是四个独立实验的平均±SD，并归一化为未经处理的NT样品。（E）转染NT siRNA或靶向siRNA的HaCaT细胞*VPS28系列*用TGF-β处理5分钟，然后用中和抗体1D11处理指定时间。通过western blot检测PSMAD2、SMAD2/3和微管蛋白水平作为负荷对照。定量和击倒控制如（A）和（B）所示。

**图4。ESCRT组分负责将受体贩运至MVB**
（A–D）HaCaT细胞用巴非霉素A1（Baf A1）和/或TGF-β处理指定时间。TGFBR1、TGFBR2（A和B）、BMPR2（C）或ACVR1B（D）的水平通过western blot和负荷对照（微管蛋白、GRB2或MCM6）进行测定。量化是三个独立实验的平均±SD，并将其归一化为未处理样本。（E）在指定的时间内，用或不用巴非霉素A1和TGF-β处理HaCaT细胞。通过western blot检测PSMAD2、SMAD2/3或GRB2水平作为负荷对照。量化是三个独立实验的标准化平均值±SD。（F）用非靶向（NT）对照siRNA或靶向siRNA转染HaCaT细胞*第28页*或*UBAP1公司*并用TGF-β刺激指定时间。所示基因的表达水平通过qPCR检测，是三个独立实验的平均±SD，归一化为NT未处理样品中的水平。Exon/Exon表示成熟的mRNA；内含子/外显子表示新生mRNA。NT-*Vp（Vp）*表示在NT和si之间比较值时的p值*VPS28系列*24小时处理后的样本，以及NT-*Ub（英国）*表示NT和*siUBAP1。**p＜0.05，**p＜0.005。（G）在1小时（x轴）或20小时（y轴）后分析的全基因组siRNA筛选中，显示每次命中时细胞核SMAD2/3水平变化的散点图，表示为来自筛选平均值的SD。红色虚线表示2个SD，这是这些屏幕的重要性阈值。*SMURF1公司*和*SMURF2型*显示。（H）用非靶向（NT）对照siRNA或靶向siRNA转染HaCaT细胞*SMURF1公司*并用TGF-β刺激指定时间。通过western blot检测PSMAD2、SMAD2/3和微管蛋白水平作为负荷对照。量化是三个独立实验的标准化平均值±SD*p<0.05。通过qPCR评估击倒程度，相同三个独立实验的归一化平均值±SD显示在右下角。

**图5。未能减弱SMAD2磷酸化导致下游TGF-β反应上调**
（A）用非靶向（NT）对照siRNA转染HaCaT细胞，siRNA靶向*VPS28系列*或*UBAP1公司*用TGF-β刺激24小时。所示基因的表达水平通过qPCR检测，是三个独立实验的平均±SD，归一化为NT未处理样品中的水平*p<0.05，**p<0.005，***p<0.00005。不另作说明，不重要。（B）用非靶向（NT）对照siRNA或靶向siRNA转染HaCaT细胞*VPS28系列*或*UBAP1公司*将其血清饥饿24小时以阻止细胞周期（arrest），然后在不存在（释放Ctrl）或存在（释放+TGF-β）0.5 ng/mL TGF-α的情况下转移到全血清培养基中20小时。对照（Ctrl）细胞是在全培养基中生长的siRNA转染细胞。处理后，固定细胞，进行细胞周期分析，并将细胞分配到细胞周期的一个阶段。蓝色，G1；红色，S；绿色，G2/M。给出了细胞周期每个阶段的细胞百分比。x轴表示通过碘化丙啶荧光测量的DNA含量。

**图6。ESCRT敲除允许TGF-β在低剂量下驱动EMT**
（A）用非靶向（NT）对照siRNA或靶向siRNA转染NMuMG细胞*电压28*并在指定的时间内用0.5 ng/mL TGF-β处理或不处理。固定细胞并对其进行TJP1、CDH1和DAPI染色，以标记细胞核，并通过共焦显微镜成像。比例尺，50μm。（B）与（A）中一样，不同之处在于使用鬼笔肽对细胞进行肌动蛋白染色。比例尺，30μm。

**图7。肿瘤中ESCRT组分表达减少与预后不良相关**
（A）对RSEM标准化TCGA RNA-seq表达数据集进行分析，以确定匹配肿瘤和正常样本中ESCRT成分的表达。显示了方框图和胡须图，其中中心线表示样本中值，方框边缘表示四分位数，胡须延伸到不被视为离群值的最极端数据点。异常值用红色十字表示*p<0.05，**p<0.005，***p<0.0005，***p<0.00005。（B）对RSEM标准化TCGA RNA-seq表达数据集进行ESCRT组分表达分析。所选基因的顶部和底部分位数表达排名值绘制为Kaplan-Meier曲线。显示了p值。乳腺浸润癌；COADREAD，大肠腺癌；GBM，多形性胶质母细胞瘤；头颈部鳞状细胞癌；肾肾透明细胞癌；肺腺癌；肺鳞状细胞癌；卵巢浆液性囊腺癌；胰腺癌；皮肤黑色素瘤；STAD，胃腺癌。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

NEDD4-2（神经前体细胞表达，发育下调4-2）通过诱导泛素介导的Smad2和TGF-βI型受体的降解，负调控TGF-β（转化生长因子β）信号传导。
Kuratomi G、Komuro A、Goto K、Shinozaki M、Miyazawa K、Miyazono K、Imamura T。 Kuratomi G等人。《生物化学杂志》2005年3月15日；386（第3部分）：461-70。doi:10.1042/BJ20040738。《生物化学杂志》，2005年。 PMID：15496141 免费PMC文章。
PDGF受体-α通过TGF-β受体的转录和转录后调节促进肝星状细胞中TGF-α信号传导。
刘C、李杰、向X、郭L、涂K、刘Q、沙维华、康N。刘C等。美国生理学杂志胃肠病学肝病生理学。2014年10月1日；307（7）：G749-59。doi:10.1152/ajpgi.00138.2014。Epub 2014年8月28日。美国生理学杂志胃肠病学肝病生理学。2014 PMID：25169976 免费PMC文章。
TMEPAI通过促进TGF-β受体的溶酶体降解来抑制TGF-β信号传导，并有助于肺癌的发展。
Bai X、Jing L、Li Y、Li YY、Luo S、Wang S、Zhou J、Liu Z、Diao A。 Bai X等人。细胞信号。2014年9月；26(9):2030-9. doi:10.1016/j.cellsig.2014.06.001。Epub 2014年6月13日。细胞信号。2014 PMID：24933703
TGF-β家族共受体功能和信号传导。
Nickel J、Ten Dijke P、Mueller TD。 Nickel J等人。生物学报（上海）。2018年1月1日；50(1):12-36. doi:10.1093/abbs/gmx126。生物学报（上海）。2018 PMID：29293886 审查。
多囊泡体分选和包膜病毒出芽中运输和辅助蛋白所需的内体分选复合体的调控——综述。
Ahmed I、Akram Z、Iqbal HMN、Munn AL。 Ahmed I等人。国际生物大分子杂志。2019年4月15日；127:1-11. doi:10.1016/j.ijbioc.2019.015。Epub 2019年1月4日。国际生物大分子杂志。2019 PMID：30615963 审查。

查看所有类似文章

引用人

TGFβ1-RCN3-TGFBR1环通过调控成纤维细胞活化促进肺纤维化。
吴M，王Z，石X，赞D，陈H，杨S，丁F，杨L，谭P，马RZ，王J，马L，马Y，金J。 Wu M等人。 Resir Res.2023年9月14日；24(1):222. doi:10.1186/s12931-023-02533-z。 2023年Resir Res。 PMID：37710230 免费PMC文章。
细胞命运调节中的上下文相关TGFβ家族信号。
Richardson L、Wilcockson SG、Guglielmi L、Hill CS。 Richardson L等人。 Nat Rev Mol细胞生物学。2023年12月；24(12):876-894. doi:10.1038/s41580-023-00638-3。Epub 2023年8月18日。 Nat Rev Mol细胞生物学。2023 PMID：37596501 审查。
转化生长因子-β在肿瘤发展中的作用。
Trelford CB、Dagnino L、Di Guglielmo总经理。 Trelford CB等人。前Mol Biosci。2022年10月4日；9:991612. doi:10.3389/fmolb.2022.991612。eCollection 2022年。前Mol Biosci。2022 PMID：36267157 免费PMC文章。审查。
在快速增殖的人类细胞和T淋巴细胞中，免疫检查点蛋白VISTA的表达受TGF-β1-Smad3信号通路的不同调节。
Schlichtner S、Yasinska IM、Ruggiero S、Berger SM、Aliu N、Prunk M、Kos J、Meyer NH、Gibbs BF、Fasler-Kan E、Sumbayev VV。 Schlichtner S等人。 Front Med（洛桑）。2022年2月10日；9:790995. doi:10.3389/fmed2022.790995。eCollection 2022年。 Front Med（洛桑）。2022 PMID：35223897 免费PMC文章。
对于泛素化跨膜货物的HD-PTP和ESCRT-0相互依赖的内体分选，需要使用内啡肽。
Kazan JM、Desrochers G、Martin CE、Jeong H、Kharitidi D、Apaja PM、Roldan A、St Denis N、Gingras AC、Lukacs GL、Pause A。 Kazan JM等。 iScience。2021年10月14日；24(11):103274. doi:10.1016/j.isci.2021.103274。电子收款2021年11月19日。 iScience。2021 PMID：34761192 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

参考文献

1. Ali N、Zhang L、Taylor S、Mironov A、UrbéS、Woodman P。UBPY和ESCRT交换的招募推动了EGFR到MVB的HD-PTP相关排序。当前生物量。2013;23:453–461.-公共医学
1. Bowman EJ、Siebers A、Altendorf K.Bafilomycins：一类来自微生物、动物细胞和植物细胞的膜ATP酶抑制剂。美国国家科学院院刊1988；85:7972–7976.-项目管理委员会-公共医学
1. Brankatschk B，Wichert SP，Johnson SD，Schaad O，Rossner MJ，Gruenberg J.通过细胞内分选调节EGF转录反应。科学信号。2012;5:ra21。-公共医学
1. Budi EH，Duan D，Derynck R.转化生长因子-ß受体和Smads：调节复杂性和功能多功能性。趋势细胞生物学。2017;27:658–672.-公共医学
1. Clague MJ，Liu H，UrbéS。可逆泛素化对细胞内贩运和信号传递的治理。开发单元。2012;23:457–467.-公共医学

出版物类型

行动

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
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源
其他
- SciCrunch公司

[1] Ali N、Zhang L、Taylor S、Mironov A、UrbéS、Woodman P。UBPY和ESCRT交换的招募推动了EGFR到MVB的HD-PTP相关排序。当前生物量。2013;23:453–461.-公共医学

[2] Ali N、Zhang L、Taylor S、Mironov A、UrbéS、Woodman P。UBPY和ESCRT交换的招募推动了EGFR到MVB的HD-PTP相关排序。当前生物量。2013;23:453–461.-公共医学

[3] Bowman EJ、Siebers A、Altendorf K.Bafilomycins：一类来自微生物、动物细胞和植物细胞的膜ATP酶抑制剂。美国国家科学院院刊1988；85:7972–7976.-项目管理委员会-公共医学

[4] Bowman EJ、Siebers A、Altendorf K.Bafilomycins：一类来自微生物、动物细胞和植物细胞的膜ATP酶抑制剂。美国国家科学院院刊1988；85:7972–7976.-项目管理委员会-公共医学

[5] Brankatschk B，Wichert SP，Johnson SD，Schaad O，Rossner MJ，Gruenberg J.通过细胞内分选调节EGF转录反应。科学信号。2012;5:ra21。-公共医学

[6] Brankatschk B，Wichert SP，Johnson SD，Schaad O，Rossner MJ，Gruenberg J.通过细胞内分选调节EGF转录反应。科学信号。2012;5:ra21。-公共医学

[7] Budi EH，Duan D，Derynck R.转化生长因子-ß受体和Smads：调节复杂性和功能多功能性。趋势细胞生物学。2017;27:658–672.-公共医学

[8] Budi EH，Duan D，Derynck R.转化生长因子-ß受体和Smads：调节复杂性和功能多功能性。趋势细胞生物学。2017;27:658–672.-公共医学

[9] Clague MJ，Liu H，UrbéS。可逆泛素化对细胞内贩运和信号传递的治理。开发单元。2012;23:457–467.-公共医学

[10] Clague MJ，Liu H，UrbéS。可逆泛素化对细胞内贩运和信号传递的治理。开发单元。2012;23:457–467.-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

你的RSS订阅源

TGF-β信号转导的动力学受受体通过ESCRT机制的贩运调控

附属公司

TGF-β信号转导的动力学受受体通过ESCRT机制的贩运调控

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

参考文献

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

参考文献

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他