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.2022年2月4日11时:e73252。
doi:10.7554/eLife.73252。

α-/γ-紫杉醇是中心粒下附属物组装和微管组织所必需的

附属公司

α-/γ-Taxilin是中央肋下附属物组装和微管组织所必需的

丹丹·马等。 埃利夫. .

摘要

中心体由一对中心粒(母子)和周中心粒物质组成,主要负责微管在动物细胞中的成核和锚定。下附器(SDA)是位于母中心粒亚区的一种中心粒结构,起着微管锚定作用。然而,SDA的分子组成和详细结构在很大程度上仍然未知。在此,我们确定α-taxilin和γ-taxillin是新的SDA组分,它们通过其卷曲-卷曲结构域形成复合物,并在SDA分级组装过程中作为一个新的亚组分。出租车司机的SDA定位依赖于ODF2,α-出租车司机招募CEP170加入SDA。功能分析表明,α-和γ-滑行素负责SDA结构的完整性和间期中心体微管的锚定,并负责中期纺锤体的正确定向。我们的研究结果阐明了SDA分级组装和微管组织的分子组成和功能理解。

关键词:细胞生物学;中心体;人;微管;超高分辨率。

PubMed免责声明

利益冲突声明

DM、FW、RW、YH、ZC、NH、YT、YX、JT、JC未宣布竞争利益

数字

图1。
图1中心体处α-滑行素和γ-滑行素的结构照明显微镜(SIM)图像和特征。
(A类)转染ODF2-Scarlet(红色)的RPE-1细胞中免疫染色的α-taxilin(绿色)和centrin-3(洋红)。比例尺,1µm。每组图像右侧的卡通以图形方式描述合并图像。(B类)转染GFP-γ-taxilin(绿色)的RPE-1细胞中的ODF2(红色)和centrin-3(洋红色)免疫染色。比例尺,1µm。(C类)转染中心蛋白-3-GFP(绿色)的RPE-1细胞中免疫染色的α-taxilin(红色)和ninein(洋红色)。比例尺,1µm。(D类)转染中心蛋白-3-GFP(绿色)的RPE-1细胞中免疫染色的γ-滑行素(红色)和ninein(洋红色)。比例尺,1µm。(E类)转染中心蛋白-3-GFP(绿色)的RPE-1细胞中免疫染色的α-taxilin(红色)和CEP170(洋红色)。比例尺,1µm。(F类)转染中心蛋白3-GFP(绿色)的RPE-1细胞中免疫染色的γ-滑行素(红色)和CEP170(洋红色)。比例尺,1µm。(G–H(G–H))显示α-taxilin全长(FL)和缺失突变体(Δ)的示意图(G公司)和γ-滑行素(H(H))。N、 N终点;M、 中间;C、 C终点;+,正;−,负向;SDA,分节附属物;PE,近端。()HA-标记FLα-taxilin和缺失突变体(绿色)的免疫荧光图像(G公司)RPE-1细胞中的CEP170(红色)。比例尺,1µm。(J型)转染GFP标记的FLγ-taxilin和缺失突变体(绿色)的RPE-1细胞中CEP170(红色)的免疫荧光图像(H(H))。比例尺,1µm。箭头输入()和(J型)分别显示α-滑行素和γ-滑行素SDA定位。
图1——图补充1。
图1-补充图1.α-紫杉醇和γ-紫杉素被认为是附肢亚单位蛋白,如CCDC68和CCDC120近端标记所示。
(A类)表达CCDC68-V5-APEX2的HeLa细胞的结构光照显微镜(SIM)图像(红色)靶向SDA(俯视图),共定位并被生物素标记的内源性中心体蛋白包围(绿色,第1行)。省略生物素-苯酚(BP)或H的样品2O(运行)2设为阴性对照(第2行和第3行)。比例尺,1µm。(B类)靶向SDA表达CCDC120-V5-APEX2(红色)的HeLa细胞的SIM图像(侧视图),共定位并被生物素标记的内源性中心体蛋白包围(绿色,第1行)。省略BP或H的样本2O(运行)2设为阴性对照(第2行和第3行)。比例尺,1µm。(C–D类)免疫印迹显示CCDC68-V5-APEX2(C类)和CCDC120-V5-APEX2(D类)用抗生物素抗体介导内源性蛋白质的生物素化(左图)。用CCDC68-V5-APEX2转染HEK-293T细胞(C类)和CCDC120-V5-APEX2(D类)并标记为A和B。右侧面板显示相同膜的Ponceau S染色。省略BP或H的样本2O(运行)2设为阴性对照(第2行和第3行)。(E类)使用APEX2介导的生物素近端标记的CCDC68-V5-APEX2和CCDC120-V5-APEX2的质谱检测鉴定的中心体蛋白质列表。(F类)所示融合蛋白(绿色)与U2OS细胞中免疫染色的中心体标记物CP110(红色)或γ-微管蛋白(红色)共定位的共焦图像。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。右侧图像是所示白框的放大图。比例尺,2.5µm。
图1—图补充2。
图1补充了2.α-Taxilin和γ-taxillin抗体的特异性和定位特征。
(A类)α-Taxilin和γ-taxillin示意图,显示了它们的N末端、M区域(线圈域)和C末端。(B类)免疫印迹显示对照组和α-taxilin siRNA处理的U2OS细胞中抗α-taxylin抗体的特异性。GAPDH是装载控制。(C类)免疫印迹显示对照组和α-taxilin siRNA处理的U2OS细胞中抗γ-taxillin抗体的特异性。GAPDH是装载控制。(D类)对照或siRNA-处理的RPE-1细胞内源性α-滑行素或γ-滑行素(绿色)中心体定位的共焦图像和比较。免疫染色的γ-微管蛋白(红色)作为中心体标记物。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。右侧的图像是指示的白色方框的放大图。比例尺,1µm。数据为平均值±SEM。通过三个独立实验的单向方差分析确定统计显著性。n>100.***,p<0.001。(E类)免疫印迹显示HA标记的α-滑行蛋白全长(FL)和图1G中描述的缺失突变体。GAPDH是装载控制。(F类)免疫印迹显示GFP-γ-Taxilin FL和图1H中描述的缺失突变体。GAPDH是装载控制。(G公司)RPE-1细胞中免疫染色的HA标记的α-滑行素缺失突变体(绿色)和CEP170(红色)的结构照明显微镜(SIM)图像。比例尺,1µm。(H(H))转染GFP标记的γ-滑行素缺失突变体(绿色)的RPE-1细胞中免疫染色CEP170(红色)的SIM图像。比例尺,1µm。图片右侧的卡通(G公司)和(H(H))以图形方式描述合并图像。
图2。
图2:包括α-滑行素和γ-滑行素在内的附属物亚单位(SDA)蛋白的特定定位。
(A类)具有代表性的模拟发射损耗(STED)超分辨率图像显示了附属物亚单位(SDA)蛋白质分布模式的俯视图。用适当的抗体对ODF2、α-taxilin、ninein和CEP170、RPE-1细胞进行免疫染色。对于CCDC68、CCDC120和γ-taxilin,用3×FLAG标记的CCDC68,CCDC120或γ-taxylin全长过表达的RPE-1细胞用FLAG抗体进行免疫染色。比例尺,500 nm。(B类)SDA蛋白的直径分析显示环大小直径。数据为平均值±标准偏差n≥7,方框=第25和75个百分位。(C类)典型的双色STED超分辨率图像显示SDA蛋白(绿色)和中心粒近端蛋白C-Nap1(红色)的侧视图。比例尺,500 nm。(D类)描述SDA蛋白相对于C-Nap1距离的散点图。数据为平均值±标准偏差n≥11,框=第25和75个百分位。(E类)SDA蛋白在母中心粒径向和横向的相对定位。上面的虚线表示远端附件(DA)的倾斜排列,下面的虚线分别表示三角形SDA结构。数据为平均值±标准偏差。
图3。
图3.ODF2负责在分节附属物(SDA)处的α-滑行素和γ-滑行素定位。
(A类)利用RPE-1细胞裂解物中的抗α-滑行素抗体对ODF2和α-滑行蛋白进行内源性免疫沉淀(IP)分析的免疫印迹。IgG是对照组。(B类)利用RPE-1细胞裂解物中的抗γ-滑行素抗体对ODF2和γ-滑行蛋白进行内源性IP分析的免疫印迹。(C类)用α-taxilin-HA(绿色)和ODF2(红色)免疫染色的RPE-1细胞的模拟发射损耗(STED)图像。比例尺,500纳米。(D类)转染GFP的RPE-1细胞中免疫染色ODF2(红色)的STED图像-γ-taxilin(绿色)。中每组图像右侧的卡通(C类)和(D类)以图形方式描绘合并图像。比例尺,500 nm。(E类)对照或ODF2-siRNA处理的RPE-1细胞中α-滑行素和γ-滑行素蛋白水平的免疫印迹。GAPDH是装载控制。(F–G公司)α-滑行素的比较(F类)和γ-滑行素(G公司)波段强度(E类)。数据为平均值±SEM。统计显著性由双尾学生的t吨-六个独立实验的测试。不另作说明,不重要。(H(H))免疫染色α的结构照明显微镜(SIM)图像-对照组或ODF2-siRNA处理的RPE-1细胞中的滑行素(绿色)和中心蛋白3(品红色),以及通过转染抗siRNA-瘢痕标记的ODF2全长(FL)或1-59 aa ODF2缺失突变体(红色)挽救的细胞。比例尺,1µm。()免疫染色的SIM图像γ-对照组或ODF2-siRNA处理的RPE-1细胞中的滑行素(绿色)和中心蛋白3(洋红色),以及通过转染抗siRNA-瘢痕标记的ODF2-FL或1-59 aa ODF2缺失突变(红色)挽救的细胞。比例尺,1µm。箭头输入(H(H))和()分别显示α-滑行素和γ-滑行素SDA定位。
图3——图补充1。
图3补充图1。中心体处的α-滑行素和γ-滑行素组装。
(A–B)免疫染色α-滑行素的共焦图像及比较(A类)和γ-滑行素(B类)(绿色)位于对照或ODF2-siRNA处理的RPE-1细胞的中心体。免疫染色的中心蛋白-3(红色)作为中心体标记物。(C–D类)α-滑行素的共焦图像及其比较(C类)和γ-滑行素(D类)(绿色)位于对照组或CCDC68-siRNA处理的RPE-1细胞的中心体。免疫染色的中心蛋白-3(红色)作为中心体标记物。(E–F)α-滑行素的共焦图像及其比较(E类)和γ-滑行素(F类)(绿色)位于对照组或CCDC120-siRNA处理的RPE-1细胞的中心体。免疫染色的中心蛋白-3(红色)作为中心体标记物。对于(A–F),比例尺,5µm。数据为平均值±SEM。统计显著性由双尾学生的t吨-测试。n>50.***,p<0.001;不另作说明,不重要。(G公司)共超表达CCDC68-V5和α-taxilin-HA的HEK-293T细胞裂解液经抗V5抗体免疫沉淀(IP)和抗V5和抗HA抗体免疫印迹(IB)处理。(H(H))共表达CCDC120-GFP和α-taxilin-HA的HEK-293T细胞裂解液经抗GFP抗体IP和抗GFP和抗HA抗体IB处理。()共超表达CCDC68-V5和3×FLAG-γ-taxilin的HEK-293T细胞裂解液经IP加抗FLAG和IB加抗V5和抗FLAG抗体处理。EV,空矢量。(J型)共表达CCDC120-GFP和3×FLAG-γ-taxilin的HEK-293T细胞裂解液经IP加抗FLAG和IB加抗GFP和抗FLAG抗体处理。(K(K))使用HEK-293T细胞裂解液中的抗TCHP抗体和带有抗α-taxilin、抗-γ-taxillin和抗-TCHP抗体的IB,用TCHP内源性IP检测α-taxilin和γ-taxylin。IgG是对照组。
图4。
图4γ-Taxilin通过其卷曲-线圈结构域与α-taxillin相互作用。
(A类)使用HEK-293T细胞裂解液中的抗α-滑行素抗体,用γ-滑行素、CEP170和ninein对α-滑行蛋白进行内源性免疫沉淀(IP)分析,并用所示抗体进行免疫印迹。IgG是对照组。(B–C类)免疫印迹显示α-taxilin敲除(B类)和γ-滑行素(C类)在RPE-1敲除(KO)细胞中。β-肌动蛋白或GAPDH用作负荷对照。(D类)野生型(WT)和γ-滑行素KO RPE-1细胞,以及WT和γ-滑行素KO RPE-1细胞。免疫染色的Centrin-3(红色)用作中心体标记。数据由双尾Student’s分析t吨-用三个实验重复进行测试,表示为平均值±SEM。n>80;***,p<0.001;不另作说明,不重要。(E类)显示全长(FL)α-滑行素及其截短突变体(N末端、[M]中间和C末端)与γ-滑行素+相互作用的示意图,正;−,消极。(F类)HEK-293T细胞共过表达GFP标记的FLα-滑行蛋白或其截短突变体的裂解物(E类)用3×FLAG-γ-taxilin进行IP,并用抗GFP和抗FLAG抗体进行免疫印迹(IB)。EV,空矢量。星星在中标出了指示的波段(E类)。(G公司)显示FLγ-滑行素及其截短突变体与α-滑行素相互作用的示意图。(H(H))共过表达GFP标记的FLγ-taxilin或其截短突变体的HEK-293T细胞的裂解物(G公司)用3×FLAG-α-taxilin分别与抗GFP和抗GFP及抗FLAG抗体的IB进行IP。星星标记了指示的波段(G公司)。()MBP-γ-taxilin-M体外结合试验(G公司)(以表示大肠杆菌纯化,并用考马斯亮蓝(CBB)和来自(E类)(以表示大肠杆菌IB使用GST抗体进行检测)。
图4——图补充1。
图4-图补充1.的特征α-滑行素γ-滑行素野生型(WT)和敲除型(KO)RPE-1细胞。
(A–B)部分序列比对α-滑行素(A类)和γ-滑行素(B类)WT和KO RPE-1细胞的编码序列。原间隔区相邻基序(PAM)序列为绿色字体,sgRNA靶序列下划线,突变序列为红色字体。(C类)WT和WT中免疫染色α-taxilin(绿色)的共焦图像α-滑行素KO RPE-1细胞。免疫染色的γ-微管蛋白(红色)作为中心体标记物。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。(D类)WT和WT中心体细胞百分比的比较α-滑行素C中KO RPE-1细胞。数据为平均值±SEM。统计显著性由Student’st吨-三个独立实验的测试。n>100.**,p<0.01。(E类)WT或γ-滑行素KO RPE-1细胞。免疫染色的γ-微管蛋白(红色)作为中心体标记。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。(F类)WT和WT中心体间距大于2μm的细胞百分比的比较γ-滑行素大肠杆菌中的KO RPE-1细胞数据为平均值±SEM。统计显著性由Student’st吨-三个独立实验的测试。n>100.*,p<0.05。
图5。
图5.α-塔克西林将CEP170招募到分支附属物(SDA)。
(A类)α免疫染色RPE-1细胞的模拟发射损耗(STED)图像-出租车司机(绿色)和CEP170(红色)。比例尺,500 nm。图像右侧的卡通形象地描述了合并图像。(B类)显示全长(FL)α-taxilin和截断突变体(N末端,[M]中间,删除C末端)的示意图。+,正;−,消极。(C类)共表达HA标记的α-taxilin-FL的HEK-293T细胞裂解物或显示的截短突变体(B类)用3×FLAG-CEP170进行抗FLAG免疫沉淀(IP),用抗HA和抗FLAG抗体进行免疫印迹(IB)。EV,空矢量。(D类)GST-α-taxilin-M的体外结合(B类)(以表示大肠杆菌用3×FLAG-CEP170(在HEK-293T细胞中表达并纯化)。GST-α-taxilin-M用考马斯亮蓝(CBB)染色,3×FLAG-CEP170被拉下,IB用FLAG抗体。(E类)免疫染色的CEP170(红色)和γ-微管蛋白(洋红)在对照或α-taxilin-siRNA处理的RPE-1细胞中的共聚焦图像,以及那些用抗siRNA-标记的GFP-α-tazilin-FL或α-taxilin-M2缺失突变体挽救的细胞(261–300 aa)(绿色)。比例尺,5µm。(F类)CEP170中心体荧光强度的比较(E类)。用三个重复的单因素方差分析确定统计显著性。数据为平均值±SEM。n>100;*,p<0.05;***,p<0.001;不重要。
图6。
图6。。α-紫杉醇γ-滑行素敲除(KO)抑制冷解聚后RPE-1细胞的微管重构。
(A类)野生型(WT)母中心粒的透射电镜(TEM)图像,α-滑行素γ-滑行素KO RPE-1细胞。红色的星星标记着次级附属物。比例尺,200 nm。(B类)复温后0、5和10分钟微管重构的共焦图像。野生型(WT),α-滑行素KO RPE-1细胞,以及用3×FLAG-tagged full-length(FL)α-taxilin和α-taxelin M2缺失突变体挽救的细胞(261–300 aa,如图1G所示)用抗α-微管蛋白(绿色)和中心体标记物γ-微管素(红色)的抗体进行免疫染色。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。(C类)中心体周围α-微管蛋白荧光强度的比较(B类)。通过单因素方差分析确定统计显著性。n>30。数据为平均值±SEM.*,p<0.05;**,p<0.01;***,p<0.001;不另作说明,不重要。(D类)复温后0、5和10分钟微管重构的共焦图像。重量,γ-滑行素KO RPE-1细胞,以及用3×FLAG标记的γ-taxilin-FL和γ-tassilin M2缺失突变体挽救的细胞(271–317 aa,如图1H所示)用抗α-微管蛋白(绿色)和中心体标记物γ-微管素(红色)的抗体进行免疫染色。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。(E类)中心体周围α-微管蛋白荧光强度的统计分析(D类)。通过单因素方差分析确定0、5和10分钟时α-微管蛋白荧光强度的统计学意义。n>40。数据为平均值±SEM.*,p<0.05;**,p<0.01;***,p<0.001;不重要。
图6——图补充1。
图6图补充1α-紫杉醇和γ-紫杉素耗竭抑制RPE-1细胞冷解聚后的微管重构。
(A类)图6A中附属分区(SDA)面积的比较。通过单因素方差分析确定统计显著性。数据为平均值±SEM。n=8.**,p<0.01;***,p<0.001。(B类)用免疫染色的α-微管蛋白(绿色)在对照、α-滑行素或γ-滑行素-siRNA处理的RPE-1细胞中重建微管的共焦图像。免疫染色γ-微管蛋白(红色)作为中心体标记物。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,10µm。(C–E类)α-微管蛋白0时荧光强度的比较(C类), 5 (D类)、和10分钟(E类)后升温是通过每个时间段三个独立实验的单向方差分析确定的。n>100。数据为平均值±SEM。***,p<0.001;不另作说明,不重要。(F类)对照组、α-taxilin-或γ-taxilin-siRNA处理的RPE-1细胞中免疫染色的γ-微管蛋白(绿色)和中心蛋白3(红色)的共焦图像。比例尺,5μm。(G公司)中心体γ-微管蛋白荧光强度的比较(F类)。通过单因素方差分析确定统计显著性。n>90。数据为平均值±SEM.n.s.,不显著。
图7。
图7。。α-Taxilinγ-滑行素敲除(KO)增加了有丝分裂过程中纺锤体角的定向。
(A–B)免疫印迹显示野生型(WT)和KOα-taxilin(A类)和γ-滑行素(B类)在HeLa细胞中。GAPDH是装载控制。(C类)代表性正交视图(x–z轴)中期HeLa细胞微管(α-微管蛋白,绿色)和纺锤体极(γ-微管素,红色)染色。视图显示WT,α-滑行素,γ-滑行素KO细胞,以及分别用图1G和H中描述的3×FLAG标记的全长α-taxilin或γ-taxillin和所示缺失突变体(Δ)过度表达的细胞。比例尺,10µm。(D类)WT中原始主轴角度的比较,α-滑行素KO-HeLa细胞,以及用3×FLAG标记的全长α-taxilin或指示缺失突变体(Δ)过度表达的细胞。数据表示为平均值±SEM。统计显著性由三个单独实验的单向方差分析确定。n≥60.*,p<0.05;**,p<0.01;***,p<0.001;不另作说明,不重要。(E类)WT中原始主轴角度的比较,γ-滑行素KO-HeLa细胞,以及用3×FLAG标记的全长γ-taxilin或指示缺失突变体(Δ)过度表达的细胞。数据表示为平均值±SEM。统计显著性由三个单独实验的单向方差分析确定。n≥60.*,p<0.05;**,p<0.01;***,p<0.001;不另作说明,不重要。(F类)WT中EB1免疫染色aster微管的共焦图像,α-滑行素,γ-滑行素KO HeLa细胞。比例尺,5µm。(G公司)中aster微管长度的比较(F类)。数据为平均值(SEM)。通过三个重复的单向方差分析确定统计显著性。n≥60.***时,p<0.001。
图7——图补充1。
图7-图补充件1.的特征α-滑行素γ-滑行素WT和KO-HeLa细胞。
(A–B)部分序列比对α-滑行素(A类)和γ-滑行素(B类)来自野生型(WT)和KO-HeLa细胞的编码序列。原间隔区相邻基序(PAM)序列为绿色字体,sgRNA靶序列下划线,突变序列为红色字体。(C类)WT和WT中免疫染色α-taxilin(绿色)的共焦图像α-滑行素KO-HeLa细胞。免疫染色的γ-微管蛋白(红色)作为中心体标记物。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。(D类)WT和WT中心体间距>2μm的细胞百分比的比较α-滑行素C.中的KO-HeLa细胞数据为平均值±SEM。统计显著性由Student’st吨-三个独立实验的测试。n>100.**,p<0.01。(E类)WT或α-滑行素KO-HeLa细胞。免疫染色的γ-微管蛋白(红色)作为中心体标记物。DNA用DAPI(蓝色)染色。比例尺,5µm。(F类)WT和WT中心体间距>2μm的细胞百分比的比较γ-滑行素KO HeLa细胞(E类)。数据为平均值±SEM。统计显著性由Student’st吨-三个独立实验的测试。n>100.***,p<0.001。
图8。
图8显示了α-滑行素和γ-滑行素在分节附属物(SDA)中的定位和组装的模型。
(A类)母体中心粒的3D模型,按照直径大小的顺序说明各种SDA蛋白的定位,包括ODF2、CCDC68、CCDC120、γ-taxilin、α-taxillin、ninein和CEP170。(B类)SDA结构的近景(A类)。(C类)显示SDA蛋白与SDA根ODF2等级关系的模型:(1)ODF2向SDA征募γ-taxilin,然后依次征募α-taxillin和CEP170;(2) CCDC68被招募到SDA,SDA进一步招募了CEP170(Huang等人,2017);(3) ODF2通过CCDC120招募ninein和CEP170(Huang等人,2017);(4) ODF2通过TCHP招募ninein(Ibi等人,2011年)。DA,远端附件。
作者回复图片1。
作者回复图片1..A。
滑行素丢失对有丝分裂时间的影响。WT-HeLa细胞和α-滑行素γ-滑行素每3分钟拍摄一次稳定表达mNeonGreen-H2B的敲除(KO)HeLa细胞的照片,持续24小时。显示了延时实验中的代表性静止帧,每个帧中显示了经过的时间。比例尺,5µm。B.量化从核膜破裂到后期发作的时间间隔。数据为三个独立实验的平均值±SEM。n> 100。采用单因素方差分析进行统计分析。不重要。

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工具书类

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