UBE2O介导的泛素化引导胞质CTNNA1促进细胞与细胞外基质的黏附

UBE2O-mediated ubiquitylation directs cytoplasmic CTNNA1 to promote cell-to-ECM adhesions.

作者信息Dan Xiang, Wenfeng Wu, Ruona Shi, Xiaoxiao Tang, Xiaofei Zhang
PMID40983751
期刊EMBO Rep
发布时间2025-11
DOI10.1038/s44319-025-00585-4

实验完整度

包含体外泛素化实验、免疫共沉淀、质谱相互作用组分析、细胞培养(MEF、MDCK等)及黏附功能验证等至少两个独立证据层级,并进行了功能与机制验证。

主要模型

HEK293T细胞 小鼠胚胎成纤维细胞(MEF) MDCK细胞 HaCaT细胞

重点核对

UBE2O的E2活性位点C1040对CTNNA1泛素化至关重要 CTNNA1的多位点泛素化(K45、K81、K155、K747)及其对β-catenin和vinculin结合的影响 Ube2o敲低对黏着斑成熟和细胞面积的影响 CTNNA1-KO突变体对UBE2O介导的黏附成熟的补偿作用

摘要

CTNNA1是一种多功能蛋白质,定位于质膜和胞质,在肌动蛋白动力学调控、细胞间黏附、细胞与细胞外基质(ECM)黏附以及肿瘤抑制中发挥关键作用。尽管其功能多样,但细胞协调CTNNA1功能的调控机制仍知之甚少。在本研究中,我们鉴定了UBE2O,一种独特的高效E2/E3杂合酶,作为关键调控因子,以不依赖磷酸化的方式选择性结合并泛素化胞质CTNNA1。通过基于质谱的泛素化CTNNA1相互作用组综合分析,我们揭示CTNNA1的泛素化减少其与β-catenin的相互作用,同时促进其与vinculin的相互作用。这种分子相互作用的转换促进黏着斑成熟,在细胞铺展的初始阶段促进细胞延伸和基质黏附。重要的是,我们的发现表明泛素化作为分子开关,将CTNNA1的调控功能引导至细胞-ECM黏附。该研究推进了我们对泛素化如何微调细胞黏附动力学中蛋白质功能的理解。

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
细胞如何通过泛素化调控CTNNA1在细胞-ECM黏附中的选择性作用?
核心机制
UBE2O选择性泛素化胞质CTNNA1,减少其与β-catenin的结合,增加与vinculin的结合,从而促进黏着斑成熟和细胞-ECM黏附
主要证据
体外泛素化实验、质谱相互作用组分析、免疫共沉淀、细胞铺展实验(MEF和MDCK)及功能回补实验均证实UBE2O催化活性及CTNNA1泛素化对黏着斑成熟和细胞延伸的关键作用
研究意义
揭示泛素化作为分子开关调控CTNNA1在细胞-ECM黏附中的选择性作用,加深了对细胞黏附动力学调控机制的理解,为相关疾病研究提供新视角

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

鉴定UBE2O与CTNNA1的相互作用

验证UBE2O是否为CTNNA1的相互作用蛋白

通过Flag标签免疫沉淀结合质谱鉴定CTNNA1相互作用组,并通过免疫共沉淀验证内源和体外相互作用

2

验证UBE2O介导CTNNA1的泛素化

确定UBE2O是否作为E2/E3酶泛素化CTNNA1及修饰类型

通过体内泛素化实验(变性Flag-IP、P4D1-IP、Ni-PD)和体外泛素化实验检测CTNNA1的泛素化,并用质量分析鉴定泛素化位点

3

检测CTNNA1泛素化与磷酸化的独立性

探究S641磷酸化是否影响CTNNA1的泛素化或反之

通过λ磷酸酶处理去除磷酸基团后进行体外泛素化,及S641A/D突变体泛素化实验

4

评估UBE2O催化活性对黏着斑成熟和细胞延伸的影响

检验UBE2O的E2活性是否对黏着斑成熟和细胞铺展必需

在MEF和MDCK细胞中敲低UBE2O及回补野生型或催化失活突变体,免疫荧光检测黏着斑形态和细胞面积

5

分析泛素化对CTNNA1相互作用组和亚细胞定位的影响

阐明UBE2O介导的泛素化如何改变CTNNA1的蛋白互作及定位

体外制备泛素化CTNNA1作为诱饵,进行质谱相互作用组分析,并通过免疫共沉淀和免疫荧光验证与β-catenin、vinculin的结合变化及定位

6

验证CTNNA1泛素化对细胞-ECM黏附的功能必要性

确定CTNNA1泛素化是否为UBE2O促进黏着斑成熟和细胞延伸所必需

通过敲低Ctnna1并回补CTNNA1-WT或KO突变体,观察黏着斑和细胞面积变化,并进行黏附实验

7

评估UBE2O-CTNNA1轴对细胞ECM黏附的总体作用

验证UBE2O-CTNNA1轴在早期铺展阶段对细胞-ECM黏附的必要性

通过黏附实验检测UBE2O敲低和回补对ECM黏附率的影响,以及Ctnna1敲低对UBE2O促进黏附的抑制

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GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco10270106
SMM 293-TII表达培养基Sino BiologicalM293TII
聚乙烯亚胺转染试剂Polysciences24765
Lipofectamine 3000转染试剂盒InvitrogenL3000075
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778150
嘌呤霉素盐酸盐MedChemExpressHY-B1743A
潮霉素BMedChemExpressHY-B0490-5
多西环素盐酸盐MedChemExpressHY-N0565B
异丙基硫代半乳糖苷MedChemExpressHY-15921
二硫苏糖醇Sigma-AldrichD9779
甘油Sigma-AldrichV900122
Triton X-100Sigma-AldrichT9284
N-乙基马来酰亚胺Sigma-AldrichE3876
咪唑Sigma-AldrichV900153
生物素Sigma-AldrichV900418
Lambda蛋白磷酸酶New England BiolabsP0753S
纤连蛋白Yeasen40113ES03
0.1%甲酸水溶液(质谱级)ThermoFisher Scientific85170
脱脂牛奶BeyotimeP0216
BeyoECL Star底物BeyotimeP0018AS
蛋白酶抑制剂混合物Roche4693116001
组氨酸-谷胱甘肽-S-转移酶-β-catenin蛋白Sino Biological11279-H20B
3千道尔顿截留分子量Amicon Ultra-15离心过滤器Merck MilliporeUFC9003
10千道尔顿截留分子量Amicon Ultra-15离心过滤器Merck MilliporeUFC901024
100千道尔顿截留分子量Amicon Ultra-15离心过滤器Merck MilliporeUFC910096
镍高流速琼脂糖凝胶Cytiva17531803
Superdex 75 increase 10/300 GL凝胶过滤柱Cytiva29148721
HiLoad 16/600 Superdex 200 pg凝胶过滤柱Cytiva28989335
Strep-Tactin XT 4Flow树脂IBA Life Sciences2-5030-010
谷胱甘肽树脂GenscriptL00206
抗Flag M2亲和凝胶Sigma-AldrichA2220
Pierce蛋白A/G磁珠ThermoFisher Scientific88803
镍-次氮基三乙酸琼脂糖QIAGEN30230
抗c-Myc磁珠ThermoFisher Scientific88843
V5-Trap磁琼脂糖Chromotekv5tma
Pierce BCA蛋白质定量试剂盒ThermoFisher Scientific23225
培养细胞亚细胞蛋白分离试剂盒ThermoFisher Scientific78840
硝酸纤维素膜Cytiva10600003
8孔腔室玻片Falcon354108
24孔Transwell板Corning3422
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Cell Signaling Technology4083S
CoraLite 594-鬼笔环肽ProteintechPF00003
抗淬灭封片剂BeyotimeP0126

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
细胞培养和转染
细胞系来源、培养条件、转染试剂及浓度
阅读提示:Methods部分:细胞培养和转染
泛素化实验
UBE2O活性位点C1040、泛素化条件(如8M尿素或1% SDS变性)、ATP和MgCl2浓度
阅读提示:Methods部分:体外和体内泛素化实验
黏着斑成熟实验
FN包被浓度、细胞铺展时间(MEF 6小时,MDCK 8小时)
阅读提示:Methods部分:免疫荧光和图像分析
黏附实验
细胞数(2×10^4)、FN包被时间(4°C过夜)、黏附时间(30分钟)
阅读提示:Methods部分:黏附实验