网格蛋白相关AP-1控制STING信号终止

Clathrin-associated AP-1 controls termination of STING signalling

作者信息Ying Liu, Pengbiao Xu, Sophie Rivara, Chong Liu, Jonathan Ricci, Xuefeng Ren, James H Hurley, Andrea Ablasser
PMID36261523
期刊Nature
发布时间2022-10
DOI10.1038/s41586-022-05354-0

实验完整度

该研究包含多个独立证据层级:细胞实验(HeLa、MEF等)、体外生化重构(pull-down、BLI)、冷冻电镜结构,并包含功能验证(免疫应答、病毒复制)和机制验证(突变、磷酸化)。

主要模型

HeLa细胞 小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs) SAVI患者成纤维细胞

重点核对

AP-1亚基(AP1G1、AP1S1、AP1B1)的敲低 STING双亮氨酸基序(EXXXLI)突变 TBK1依赖性磷酸化(S366) AP-1σ亚基突变(K60A/R61A等) STING激动剂diABZI浓度及处理时间

摘要

干扰素基因刺激因子(STING)在DNA感知中位于环状GMP-AMP合酶下游,或作为细菌环状二核苷酸和小分子的直接受体,在感染、癌症和免疫治疗过程中激活免疫。STING的精确调控对于确保免疫应答平衡和防止有害的自身炎症至关重要。激活后,STING(一种跨膜蛋白)从内质网转运至高尔基体,在那里被蛋白激酶TBK1磷酸化以实现信号转导。终止STING在高尔基体信号传导的机制仍然未知。在这里,我们显示衔接蛋白复合物1(AP-1)控制STING依赖性免疫激活的终止。我们发现AP-1将磷酸化的STING分选入网格蛋白包被的转运囊泡,递送至内溶酶体系统,在那里STING被降解。我们在STING胞质C末端尾(CTT)中鉴定出一个高度保守的双亮氨酸基序,该基序与TBK1依赖性CTT磷酸化一起,决定了AP-1与STING的结合。AP-1与磷酸化STING复合物的冷冻电镜结构解释了TBK1激活的STING增强识别的机制。我们显示抑制AP-1会加剧STING诱导的免疫应答。我们的结果揭示了STING负调控的结构机制,并确定信号传导的启动与其终止密不可分,以实现免疫的短暂激活。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
AP-1如何终止STING依赖性免疫信号?
核心机制
AP-1识别磷酸化STING的EXXXLI基序,将pSTING分选入网格蛋白包被囊泡,运至内溶酶体降解,从而终止信号。
主要证据
AP-1与pSTING共定位及结合(免疫共沉淀、pull-down),AP-1敲低导致pSTING积累及IFN应答增强,冷冻电镜结构显示pSTING的pS366与AP-1σ亚基结合。
研究意义
揭示了STING信号终止的结构机制,为调节STING免疫效应提供概念性策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

STING激活与转运

观察激活后pSTING的亚细胞定位变化。

用diABZI刺激HeLaSTING细胞,固定染色观察pSTING与TGN46、LAMP1共定位。

2

CCV中pSTING的检测

验证pSTING是否进入网格蛋白包被囊泡。

提取CCV组分,Western blot检测STING和pSTING;共聚焦、STED、CLEM观察。

3

AP-1功能验证

确定AP-1是否参与STING降解和信号终止。

siRNA敲低AP-1亚基,检测STING/pSTING水平及IFN应答;AP-1σ1敲除和μ1敲除MEF验证。

4

AP-1与STING结合验证

验证AP-1与pSTING的直接相互作用。

免疫共沉淀检测STING与AP-1γ/σ1结合;体外GST pull-down和BLI分析。

5

突变分析确定关键基序

鉴定STING与AP-1结合所需的关键氨基酸。

构建STING突变体(E360A、L364A、I365A等),检测其与AP-1的结合及信号活性。

6

TBK1磷酸化调控

验证TBK1磷酸化是否增强STING与AP-1的结合。

敲低或抑制TBK1,检测STING-AP-1结合和STING降解;体外磷酸化后进行BLI。

7

冷冻电镜结构解析

解析AP-1与pSTING复合物的结构,阐明识别机制。

制备AP-1-ARF1-pSTING复合物,进行冷冻电镜数据采集和重构。

8

AP-1缺失对免疫应答的影响

评估AP-1缺失对STING介导免疫应答的后果。

检测AP-1敲低细胞的I型干扰素应答及HSV-1复制。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific41965039
胎牛血清Thermo Fisher Scientific10270106
青霉素-链霉素BioConcept4-01F00-H
L-谷氨酰胺Thermo Fisher Scientific25030024
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific21875091
人上皮细胞培养基Cell BiologicsH6621
pSpCas9(BB)-2A-Puro (PX459) V2.0质粒Addgene62988
pSpCas9(BB)-2A-GFP (PX458)质粒Addgene48138
pCDNA3-HA γ-adaptin 1质粒Addgene10712
NF-κB荧光素酶报告质粒PromegaE8491
脂质体2000Invitrogen11668019
OptiMEM培养基Life Technologies31985047
GeneJuice转染试剂Millipore70967
脂质体RNAiMAXInvitrogen13778075
Silencer select siRNAThermo Fisher Scientific4390847
siAP1G1Thermo Fisher Scientifics1143
siAP1B1Thermo Fisher Scientifics1141
siAP1S1Thermo Fisher Scientifics3115
siAP1S3Thermo Fisher Scientifics43490
siIRF3Mircosynth--
siTBK1Mircosynth--
diABZISelleckchemS8796
cGAMPInvivogen--
90mer dsDNA----
IVT4 RNA----
聚肌胞苷酸Invivogen--
BX795MedChemExpress--
巴弗洛霉素A1Sigma--
DMXAAInvivogen--
H-151----
抗Vinculin抗体Sigma-AldrichV9264
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
抗Flag抗体Sigma-AldrichF1804
抗磷酸化STING (Ser366)抗体Cell Signaling Technology19781
抗磷酸化TBK1/NAK (Ser172)抗体Cell Signaling Technology5483
抗磷酸化IRF3 (Ser386)抗体Abcamab76493
抗TBK1/NAK抗体Cell Signaling Technology3504
抗TMEM173/STING抗体Proteintech19851-1-AP
抗IRF3抗体Cell Signaling Technology11904
抗网格蛋白重链抗体Cell Signaling Technology2410
抗网格蛋白重链抗体(X22)Thermo Fisher ScientificMA1-065
抗AP1S1抗体Thermo Fisher ScientificPA5-63913
抗AP1G1抗体Thermo Fisher ScientificPA5-65290
抗AP1B1抗体Sigma-AldrichHPA065226
抗AP1M1抗体Proteintech12112-1-AP
抗HSV-1 ICP0抗体Santa Cruzsc-53090
抗HA.11抗体BiolegendMMS-101R
抗γ-adaptin抗体Sigma-AldrichA4200
抗EEA1抗体Cell Signaling48453
抗LAMP1抗体Abcamab25630
抗磷酸化STING (Ser366) (D8K6H)抗体Cell Signaling Technology40818
抗RAB7抗体Cell Signaling Technology95746
抗TGN46抗体Bio-RadAHP500G
驴抗兔IgG (H+L)-HRP二抗Jackson ImmunoResearch711-036-152
驴抗小鼠IgG (H+L)-HRP二抗Jackson ImmunoResearch715-036-151
山羊抗小鼠IgG2a,Alexa Fluor 647二抗InvitrogenA-21241
驴抗绵羊IgG (H+L),Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA-11015
山羊抗兔IgG (H+L),Alexa Fluor 568二抗InvitrogenA-11011
山羊抗兔IgG F(ab) ATTO647N二抗Hypermol2318
RNeasy Plant Mini Kit试剂盒Qiagen--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
ChamQ Universal SYBR qPCR预混液Vazyme--
QuantStudio 7实时PCR系统Thermo Fisher Scientific--
SurePAGE预制胶GenScript--
Trans-Blot Turbo RTA Midi硝酸纤维素转印试剂盒Bio-Rad--
cOmplete蛋白酶抑制剂混合物Roche--
Western blot检测试剂Advansta--
ChemiDoc XRS Bio-Rad成像仪Bio-Rad--
抗Flag M2磁珠Sigma-AldrichM8823
腔肠素PJK GmbH--
Bright-Glo荧光素酶检测系统Promega--
CellTiter-Glo发光细胞活力检测系统Promega--
核糖核酸酶A----
Type 70 Ti转子Beckman Coulter--
CellCarrier-96 Ultra微孔板PerkinElmer6055302
µ-Slide八孔腔室玻片ibidi80826-IBI
Hoechst 33342染料Sigma-AldrichB2261
Leica SP8倒置显微镜Leica--
PerkinElmer Operetta CLS显微镜PerkinElmer--
Zeiss LSM 980显微镜Zeiss--
玻璃底培养皿MatTekP35G-1.5-14-CGRD
Durcupan ACM树脂Fluka--
钻石刀Diatome--
超薄切片机UC7Leica Microsystems--
Tecnai Spirit透射电子显微镜FEI Company--
Eagle相机FEI Company--
FluoroDish培养皿WFD35-100--
Leica SP8 STED 3X显微镜Leica Microsystems--
HisTrap HP柱Cytiva17524802
Superdex 75 Hiload 16/600柱Cytiva28-9893-33
Ni-NTA柱----
谷胱甘肽琼脂糖4B柱Cytiva28401748
Superose 6 HiLoad 16/600柱Cytiva29323952
Superdex 200 Increase 10/300 GL柱Cytiva28990944
IPTG----
TBK1激酶MRC PPU ReagentsDU12469
GatorPrime生物传感器系统GatorBio--
链霉亲和素探针GatorBio160002
EZ-Link-NHS-LC-LC-生物素Thermo Fisher Scientific--
PD 10脱盐柱Cytiva--
Quantifoil网格Electron Microscopy SciencesQ250AR1.3
TFS Glacios显微镜Thermo Fisher Scientific--
TFS Titan Krios G4显微镜Thermo Fisher Scientific--
Falcon IV探测器Thermo Fisher Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系和来源;培养基及添加物;培养条件
阅读提示:Methods: Cell culture
药物刺激
激动剂种类、浓度、处理时间
阅读提示:Methods: Stimulation of cells
siRNA敲低
siRNA靶点、浓度、转染试剂及时间
阅读提示:Methods: Transfection
免疫共沉淀
抗体、裂解缓冲液、洗涤次数
阅读提示:Methods: Western blotting and immunoprecipitation
Western blot
抗体、稀释比例、上样量
阅读提示:Methods: Western blotting and immunoprecipitation
RT-qPCR
引物序列、内参基因、分析方法
阅读提示:Methods: RT–qPCR
CCV提取
提取方法、离心条件
阅读提示:Methods: CCV extraction
显微成像
显微镜型号、染色方法、图像分析软件
阅读提示:Methods: Sample preparation for confocal microscopy, Airyscan microscopy, CLEM, STED
体外结合实验
蛋白浓度、缓冲液、孵育时间
阅读提示:Methods: GST pull-down assay, Bio-layer interferometry
冷冻电镜
样品制备、数据采集参数、数据处理流程
阅读提示:Methods: Cryo-EM data acquisition, Cryo-EM data processing