Pptc7 is an essential phosphatase for promoting mammalian mitochondrial metabolism and biogenesis

doi:10.1038/s41467-019-11047-6

.2019年7月19日；10(1):3197.

doi:10.1038/s41467-019-11047-6。

Pptc7是促进哺乳动物线粒体代谢和生物生成的必需磷酸酶

附属公司

¹莫格里奇研究所，威斯康星州麦迪逊，53715，美国。
²威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。
^三威斯康星大学麦迪逊分校化学系，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。
⁴威斯康星基因组中心，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。
⁵德国布莱斯高弗莱堡大学医学院生物化学和分子生物学研究所，邮编79104。
⁶德国布雷斯高弗莱堡大学信号研究中心BIOSS和CIBSS，邮编79104。
⁷威斯康星大学麦迪逊分校生物分子化学系，美国威斯康星州麦迪逊市，53706。
⁸莫格里奇研究所，威斯康星州麦迪逊，53715，美国。dpagliarini@morgridge.org。
⁹威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。dpagliarini@morgridge.org。

PMID： 31324765
预防性维修识别码： PMC6642090型
内政部： 10.1038/s41467-019-11047-6

Pptc7是促进哺乳动物线粒体代谢和生物生成的必需磷酸酶

娜塔莉·米·尼米等。国家公社. 2019.

.2019年7月19日；10(1):3197.

doi:10.1038/s41467-019-11047-6。

附属公司

¹莫格里奇研究所，威斯康星州麦迪逊，53715，美国。
²威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。
^三威斯康星大学麦迪逊分校化学系，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。
⁴威斯康星基因组中心，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。
⁵德国布莱斯高弗莱堡大学医学院生物化学和分子生物学研究所，邮编79104。
⁶德国布雷斯高弗莱堡大学信号研究中心BIOSS和CIBSS，邮编79104。
⁷威斯康星大学麦迪逊分校生物分子化学系，美国威斯康星州麦迪逊市，53706。
⁸莫格里奇研究所，威斯康星州麦迪逊，53715，美国。dpagliarini@morgridge.org。
⁹威斯康星大学麦迪逊分校生物化学系，威斯康星州麦迪逊，53706，美国。dpagliarini@morgridge.org。

PMID： 31324765
预防性维修识别码： PMC6642090型
内政部： 10.1038/s41467-019-11047-6

摘要

线粒体蛋白质充满磷酸化，但其功能相关性仍不清楚。然而，多个常驻线粒体磷酸酶的存在表明，蛋白质去磷酸化对校准线粒体活性可能具有广泛的重要性。为了探索这一点，我们使用CRISPR-Cas9技术从小鼠中删除了特征较差的基质磷酸酶Pptc7。引人注目的是，Pptc7^-/-小鼠表现出低酮症低血糖、酰基肉碱和血清乳酸升高，并在出生后不久死亡。第7页^-/-尽管转录水平正常，但组织中线粒体大小和蛋白质含量显著降低，部分线粒体蛋白质的磷酸化异常升高。其中，我们确定蛋白转座子复合物亚单位Timm50是一种假定的Pptc7底物，其磷酸化降低了导入活性。我们进一步发现，多个蛋白质的线粒体靶向序列内或附近的磷酸化可能会破坏其输入速率和基质处理。总的来说，我们的数据将Pptc7定义为一种蛋白磷酸酶，在宫外发育过程中对线粒体功能和生物生成至关重要。

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
CRISPR介导的全球淘汰赛*第7页*导致围产期死亡。一针对*第7页*基因座肌肉如图所示；将两个sgRNAs设计到外显子2和3，并同时注射到单细胞合子中。b条创始小鼠（绿色圆圈）被培育成野生型C57B6/J小鼠（灰色方形），产生F1代幼鼠，其外显子2（黄色圆圈）或外显子3（蓝色圆圈）具有缺失（标记为dX，其中X是缺失碱基对的数量）。这种分离模式表明创始小鼠是复合杂合的（空）*第7页*.c（c）否*第7页*断奶时发现敲除幼崽(n个 = 81; n.q.-未量化）。d日 *第7页*敲除幼崽的出生频率为孟德尔频率，但在出生后第1天（P1）未发现活仔(n个 = 14）或第2天（P2）(n个 = 17）（报告为不合格-未量化）。**e（电子）**F0创始小鼠骨骼肌外显子2（E2）和外显子3（E3）的WT（灰色）或突变（黄色，E2；蓝色，E3）等位基因频率，显示嵌合体

图2
*第7页*-null小鼠存在与先天代谢错误相关的缺陷。一 *第7页*KO围产期幼崽（P0，n个 = 24）体重明显低于野生型（深灰色，n个 = 25）和杂合子（浅灰色，n个 = 60）室友。b条 *第7页*KO幼犬(n个 = 15）与WT相比属于低血糖(n个 = 19）和杂合子(n个 = 52）室友**c（c）** *第7页*KO幼犬(n个 = 10）与WT相比，循环胰岛素无差异(n个 = 8）和杂合子(n个 = 5）室友。d日 *第7页*KO幼犬(n个 = 7）与WT相比，血清乳酸升高(n个 = 9）和杂合子(n个 = 22）室友。**e（电子）** *第7页*KO幼犬(n个 = 6）与WT相比，血清酮浓度较低(n个 = 9）和杂合子(n个 = 13）幼崽。**（f）**肝组织代谢组学数据显示KO中葡萄糖降低，乳酸和丙酮酸增加(n个 = 5）相对于WT的样本(n个 = 5).克肝组织的代谢组学数据（与 **（f）**)揭示了KO样品中氨基酸及其中间产物相对于WT的许多差异。小时KO和WT肝组织的乙酰肉碱分析。对于每个图，n个 = 每个报告的酰基肉碱物种每个基因型7个组织。对于中的方框图一——**e（电子）**和小时，中心线表示中间带；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；胡须从第25到75个百分位扩展到四分位范围的1.5倍，异常值由白点表示。由双尾学生计算的显著性t吨-测试* = 第页 < 0.05, ** = 第页 < 0.01, *** = 第页 < 0.001，不另作说明。 = 不重要(第页 > 0.05). 面板的源数据**（f）**,克、和小时作为源数据文件提供

图3
Pptc7的缺失选择性地降低线粒体含量。一——d日非线粒体火山图(一,b条)蛋白质与线粒体(**c（c）**,d日)两颗心脏中的蛋白质(一,**c（c）**)和肝脏(b条,d日);n个 = 每个基因型5个组织。唯一显著增加的线粒体蛋白质之一是Bnip3，一种在细胞器应激期间诱导的蛋白质。**e（电子）**WT（黑色，n个 = 4）或KO（红色，n个 = 3）心脏组织未见明显下降(第页 > 0.05）基因型之间，除*第7页*误差条代表标准偏差；用双尾Student’s计算的显著性t吨-测试。**（f）**——小时利用透射电子显微镜（TEM）对WT的心脏组织进行成像(**（f）**)和*第7页*科(克)老鼠。线粒体面积在ImageJ中定量，大小从比例尺（500 纳米）。KO心脏线粒体(n个 = 110）明显小于WT组织(n个 = 105) (小时).我——k个WT肝组织的TEM图像(我)和*第7页*科(j个)和心脏组织分析；KO肝线粒体(n个 = 17）明显小于WT线粒体(n个 = 20) (k个). 对于小时,k个，每个点代表WT（黑色）或KO（红色）组织中单个定量线粒体的面积；该线表示每种情况下的中间区域。对于统计分析，使用双尾Student’st吨-测试*** = 第页 < 0.001之间。面板的源数据一——d日作为补充数据集1和2提供

图4
磷酸蛋白质组学分析揭示了候选的Pptc7底物。一多重定量磷蛋白组学示意图*第7页*WT和KO心脏（红色）和肝脏（蓝色）组织(n个 = 每个组织中每个基因型5个）。b条显示线粒体磷酸亚型Log的火山图₂（折叠变化）in第7页KO vs.WT心脏。阴影区域对应于标识的事件 ≥ 1.5倍的变化和Benjamini–Hochberg多重假设调整q个-的值 < 0.05.c（c）放大着色区域b条显示了作为候选Pptc7底物的选择性具有统计意义的磷异型体。d日显示线粒体磷酸亚型Log的火山图₂（折叠变化）in第7页KO与WT肝脏。阴影区域对应于标识的事件 ≥ 1.5倍的变化和Benjamini–Hochberg多重假设调整q个-的值 < 0.05.e（电子）放大着色区域d日显示了作为候选Pptc7底物的选择性具有统计意义的磷异型体。面板的源数据b条——**e（电子）**.作为补充数据集1和2提供

图5
Timm50的磷酸化降低线粒体蛋白输入。一小鼠Timm50（顶部）和酵母Tim50p（底部）的蛋白质域示意图，突出显示磷（红色）。b条过度表达的FLAG标记Tim50p-WT、S104A或S104E的Western blot表明突变不会破坏蛋白质的稳定性。**c（c）**Tom70p蛋白水平的western blot定量（相应的westernblot数据参见补充图5F）。d日进口分析（Δ）*时间50*使用通用进口货物细胞色素b过度表达野生型（WT）TIM50或S104突变体的酵母线粒体₂-(167)_∆19-DHFR公司。导入的蛋白质导致成熟（m）条带相对于前体（p）或中间（i）条带的积累。进口率的量化随时间变化(**e（电子）**)并作为最大导入信号(**（f）**)（10时AU密度测定最小值）。克WT分离线粒体的导入分析，Δ*ptc7型*，或Δ*ptc7型*使用基质靶向模型底物细胞色素b过度表达TIM50 S104A酵母₂-（167）_∆19-DHFR公司。进口蛋白质会导致成熟（m）产品的积累。进口率的量化随时间变化(小时)并作为最大输入信号(我)（10时AU密度测定最小值）。j个小鼠心脏线粒体蛋白质的定量（左）(n个 = 基质蛋白和n个 = OMM蛋白16）和小鼠肝脏（右）(n个 = 基质蛋白和n个 = OMM蛋白为21）表达显著降低(*** = 第页 < 0.001，由双尾学生的t吨-与定位于线粒体外膜（OMM）的蛋白质相比。对于中的方框图j个，中线表示中线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；胡须从第25和75百分位延伸到四分位范围的1.5倍，异常值由白点表示。k个,我心脏中候选Timm50基质的火山图(k个)和肝脏(我)显示了氨基酸代谢和脂肪酸氧化中代谢蛋白的下调，这两者在Pptc7-null组织中均被破坏（图2）。面板的源数据b条,d日,克、和j个——我作为源数据文件提供

图6
Pptc7通过脱磷MTS残留物影响进口和加工。一在小鼠心脏（红色）、小鼠肝脏（蓝色）、两种组织（紫色）和Ptc7p-null酵母（绿色）中鉴定的候选Pptc7底物在其线粒体靶向序列（MTS）内或其附近磷酸化。b条在Pptc7基因敲除小鼠中，Hadh是多种代谢产物失调的下游。**c（c）**重组位点特异性结合的HADH pS13可以被重组PPTC7去磷酸化，但不能被催化失活突变体（D78A）去磷酸化。d日293细胞中WT、非磷酸化（S13A）和磷酸化拟HADH的过度表达。通过FLAG蛋白质印迹分析，S13E导致HADH处理相对于S13A和WT的偏移。**e（电子）**制备了HADH和GFP-FLAG的前28个氨基酸的融合蛋白，表达WT或S13突变体，并通过FLAG western blot分析。S13E足以干扰融合蛋白的加工。**（f）**n50-HADH和HADH S13E GFP融合（包含HADH的前50个氨基酸，以绿色显示）与MitoTracker Red染色重叠，而EGFP不显示线粒体定位。细胞核蓝色染色（Hoescht染色）；比例尺（白色） = 5微米。克导入重组分析³⁵S标记的HADH、S13A和S13E表明，S13的突变改变了从HEK293T细胞分离的线粒体中的HADH导入效率和线粒体中的加工效率。预处理。，前体蛋白。小时MPP处理分析显示野生型和S13A HADH的前体（标记为“Prec.”）HADH（p，顶带）以及分裂为成熟形式（m，底带）。S13E突变体的处理被中断，表现为缺少最低带。*是所有三种条件下的非特异性带。GRP75和PMPCB western blot显示出相等的负载。面板的源数据**c（c）**——**e（电子）**和克——小时作为源数据文件提供

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

线粒体吞噬传感器PPTC7控制BNIP3和NIX降解以调节线粒体质量。
孙毅、曹毅、万浩、梅梅蒂敏A、曹勇、李力、吴C、王明、陈S、李清、马毅、董明、姜浩。孙毅等。分子细胞。2024年1月18日；84（2）:327-344.e9。doi:10.1016/j.molcel.2023.11.038。Epub 2023年12月26日。分子细胞。2024 PMID：38151018
PPTC7通过抑制受体介导的有丝分裂来维持线粒体蛋白质含量。
Niemi NM、Serrano LR、Muehlbauer LK、Balnis CE、Wei L、Smith AJ、Kozul KL、Forny M、Connor OM、Rashan EH、Shishkova E、Schueler KL、Keller MP、Attie AD、Friedman JR、Pagan JK、Coon JJ、Pagliarini DJ。 Niemi NM等人。国家公社。2023年10月13日；14(1):6431. doi:10.1038/s41467-023-42069-w。国家公社。2023 PMID：37833277 免费PMC文章。
线粒体磷酸酶PPTC7调控线粒体代谢辅酶Q₁₀生物合成。
González-Mariscal I、Martin-Montalvo A、Vazquez-Fonseca L、Pomares-Viciana T、Sánchez-Cuesta A、Fernández-Ayala DJ、Navas P、Santos-Ocana C。 González-Mariscal I等人。 Biochim Biophys Acta Bioenerg.2018年11月；1859(11):1235-1248. doi:10.1016/j.babio.2018.09.369。Epub 2018年9月26日。 Biochim Biophys Acta Bioenerg.2018年。 PMID：30267671
线粒体前序列导入：多个调节旋钮微调线粒体生物发生和体内平衡。
Moulin C、Caumont-Sarcos A、Ieva R。 Moulin C等人。 Biochim Biophys Acta Mol Cell Res.2019年5月；1866（5）：930-944。doi:10.1016/j.bbamcr.2019.02.012。Epub 2019年2月22日。 2019年《Biochim Biophys Acta Mol Cell Res.》。 PMID：30802482 审查。
线粒体孔蛋白将蛋白质的生物发生与代谢联系在一起。
Doan KN、Ellenrieder L、Becker T。 Doan KN等人。当前基因。2019年8月；65（4）：899-903。doi:10.1007/s00294-019-00965-z.Epub 2019年4月3日。当前基因。2019 PMID：30944955 审查。

查看所有类似文章

引用人

肝线粒体的空间分布图揭示了营养敏感信号形成的功能异质性。
Kang SWS、Cunningham RP、Miller CB、Brown LA、Cultraro CM、Harned A、Narayan K、Hernandez J、Jenkins LM、Lobanov A、Cam M、Porat-Shliom N。 Kang SWS等人。国家公社。2024年2月28日；15(1):1799. doi:10.1038/s41467-024-45751-9。国家公社。2024 PMID：38418824 免费PMC文章。
PPTC7通过与BNIP3和NIX的近端和动态相互作用限制有丝分裂。
Wei L、Oguz Gok M、Svoboda JD、Forny M、Friedman JR、Niemi NM。 Wei L等人。 bioRxiv[预印本]。2024年1月25日：2024.01.24.576953。doi:10.1101/2024.01.24.576953。生物Rxiv。2024 PMID：38328188 免费PMC文章。预打印。
评估线粒体RNA聚合酶翻译后修饰的作用。
Platz KR、Rudisel EJ、Paluch KV、Laurin TR、Dittenhafer-Reed KE。 Platz KR等人。国际分子科学杂志。2023年11月7日；24(22):16050. doi:10.3390/ijms242216050。国际分子科学杂志。2023 PMID：38003238 免费PMC文章。
线粒体磷酸蛋白质组在组织中具有功能特异性。
Hansen FM、Kremer LS、Karayel O、Bludau I、Larsson NG、Kühl I、Mann M。 Hansen FM等人。生命科学联盟。2023年11月20日；7（2）：e202302147。doi:10.26508/lsa.202302147。打印日期：2024年2月。生命科学联盟。2023 PMID：37984987 免费PMC文章。
线粒体相关lncRNAs在描述骨肉瘤免疫状况和监测预后中的作用。
Zhang Y，Ru N，Xue Z，Gan W，Pan R，Wu Z，Chen Z，Wang H，郑X。张毅等。骨肿瘤杂志。2023年10月5日；43:100506. doi:10.1016/j.jbo.2023.100506。eCollection 2023年12月。骨肿瘤杂志。2023 PMID：37868616 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Nunnari J，Suomalainen A.线粒体：疾病与健康。单元格。2012;148:1145–1159。-项目管理咨询公司-公共医学
1. Covian R，Balaban RS。心脏线粒体基质和呼吸复合物蛋白磷酸化。美国生理学杂志。心脏循环。生理学。2012;303:H940–H966。-项目管理咨询公司-公共医学
1. Pagliarini DJ，Dixon JE。线粒体调节：可逆磷酸化处于中心阶段？生物化学科学趋势。2006;31:26–34.-公共医学
1. Trub AG，Hirschey MD。活性酰基辅酶A物种修饰蛋白质并诱导碳胁迫。生物化学科学趋势。2018;43:369–379.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Carrico C，Meyer JG，He W，Gibson BW，Verdin E。线粒体酰氨酸组的出现：蛋白质组学，sirtuins的调节，以及代谢和疾病的影响。单元格元数据。2018;27:497–512。-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

行动
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
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

T32 DK007665/DK/NIDDK NIH HHS/美国

LinkOut-更多资源

全文源
分子生物学数据库
- GlyGen糖信息学资源
- 小鼠基因组信息学（MGI）

[1] Nunnari J，Suomalainen A.线粒体：疾病与健康。单元格。2012;148:1145–1159。-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Nunnari J，Suomalainen A.线粒体：疾病与健康。单元格。2012;148:1145–1159。-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Covian R，Balaban RS。心脏线粒体基质和呼吸复合物蛋白磷酸化。美国生理学杂志。心脏循环。生理学。2012;303:H940–H966。-项目管理咨询公司-公共医学

[4] Covian R，Balaban RS。心脏线粒体基质和呼吸复合物蛋白磷酸化。美国生理学杂志。心脏循环。生理学。2012;303:H940–H966。-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Pagliarini DJ，Dixon JE。线粒体调节：可逆磷酸化处于中心阶段？生物化学科学趋势。2006;31:26–34.-公共医学

[6] Pagliarini DJ，Dixon JE。线粒体调节：可逆磷酸化处于中心阶段？生物化学科学趋势。2006;31:26–34.-公共医学

[7] Trub AG，Hirschey MD。活性酰基辅酶A物种修饰蛋白质并诱导碳胁迫。生物化学科学趋势。2018;43:369–379.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Trub AG，Hirschey MD。活性酰基辅酶A物种修饰蛋白质并诱导碳胁迫。生物化学科学趋势。2018;43:369–379.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Carrico C，Meyer JG，He W，Gibson BW，Verdin E。线粒体酰氨酸组的出现：蛋白质组学，sirtuins的调节，以及代谢和疾病的影响。单元格元数据。2018;27:497–512。-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Carrico C，Meyer JG，He W，Gibson BW，Verdin E。线粒体酰氨酸组的出现：蛋白质组学，sirtuins的调节，以及代谢和疾病的影响。单元格元数据。2018;27:497–512。-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

Pptc7是促进哺乳动物线粒体代谢和生物生成的必需磷酸酶

附属公司

Pptc7是促进哺乳动物线粒体代谢和生物生成的必需磷酸酶

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

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

分子生物学数据库

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

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

分子生物学数据库