Smurf1通过控制Kindlin-2的泛素化和降解来抑制整合素激活

Smurf1 inhibits integrin activation by controlling Kindlin-2 ubiquitination and degradation.

作者信息Xiaofan Wei, Xiang Wang, Jun Zhan, Yuhan Chen, Weigang Fang, Lingqiang Zhang, Hongquan Zhang
PMID28408404
发布时间2017-05
DOI10.1083/jcb.201609073

实验完整度

包含体外泛素化、细胞功能实验、敲除小鼠模型及患者样本,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

CHO-αIIbβ3细胞 NIH3T3成纤维细胞 Smurf1敲除小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs) 结肠癌患者组织

重点核对

Smurf1是否通过泛素化降解Kindlin-2 Smurf1对Talin-H降解无影响 Smurf1对细胞铺展、黏附和黏着斑形成的影响 Smurf1和Kindlin-2在结肠癌组织中的表达相关性

摘要

整合素激活是多种整合素介导的生物学功能不可或缺的步骤。已知Kindlin-2与Talin协同激活整合素;然而,限制整合素激活的分子尚不清楚。在这里,我们证明E3泛素连接酶Smurf1控制细胞中Kindlin-2蛋白的量并阻碍整合素激活。Smurf1与Kindlin-2相互作用并促进其泛素化和降解。Smurf1选择性地介导Kindlin-2而非Talin的降解,导致中国仓鼠卵巢细胞中αIIbβ3整合素激活和成纤维细胞中β1整合素激活受到抑制。在Smurf1敲除的小鼠胚胎成纤维细胞中发现β1整合素激活增强,这与Kindlin-2蛋白水平增加相关。类似地,在结肠癌患者的组织中发现了Smurf1和Kindlin-2蛋白水平之间的反比关系,表明Smurf1在体内介导Kindlin-2降解。综上,我们证明Smurf1通过控制Kindlin-2蛋白水平作为整合素激活的制动器,这是一种允许精确调节整合素介导的细胞功能的新机制。

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
Smurf1是否调控整合素激活及其机制是什么?
核心机制
Smurf1通过其WW2结构域与Kindlin-2的PY基序相互作用,介导Kindlin-2的K27/K33连接的多聚泛素化,进而促进其蛋白酶体降解,从而抑制整合素激活。
主要证据
Smurf1过表达降低Kindlin-2蛋白水平并抑制整合素激活;Smurf1敲除增加Kindlin-2水平和整合素激活;Smurf1敲除小鼠MEFs和结肠癌组织中Smurf1与Kindlin-2呈负相关。
研究意义
该研究揭示了Smurf1作为整合素激活的负调控因子,通过控制Kindlin-2蛋白水平来调节整合素介导的细胞功能,为相关疾病提供潜在靶点。

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

验证Smurf1对整合素激活的影响

确定Smurf1是否调控整合素激活。

在CHO-αIIbβ3细胞中过表达Smurf1,检测整合素激活水平及Kindlin-2、Talin蛋白水平;敲低Smurf1观察整合素激活变化。

2

检测Smurf1对Kindlin-2降解的作用

验证Smurf1是否介导Kindlin-2的蛋白酶体降解。

在HEK293T细胞中共表达Smurf1和Kindlin-2,观察Kindlin-2蛋白水平变化;用MG132处理抑制蛋白酶体;CHX追踪实验检测蛋白半衰期。

3

分析Smurf1介导的Kindlin-2泛素化

确定Smurf1是否促进Kindlin-2的多聚泛素化及泛素链类型。

体内泛素化实验使用HA-Ub和Smurf1共转染;体外泛素化实验使用纯化的GST-Smurf1;通过泛素突变体实验确定连接类型。

4

检测Smurf1与Kindlin-2的相互作用

验证Smurf1与Kindlin-2是否直接相互作用并定位结合域。

免疫共沉淀检测内源和外源相互作用;体外GST pull-down;免疫荧光共定位;通过截短突变体确定结合区域。

5

评估Smurf1对细胞功能的影响

验证Smurf1是否通过降解Kindlin-2影响细胞铺展、黏附和黏着斑形成。

细胞铺展、黏附及黏着斑实验在HeLa和MEFs中进行。

6

体内相关性分析

验证Smurf1与Kindlin-2在体内表达是否呈负相关。

检测Smurf1敲除小鼠各器官组织的Kindlin-2蛋白水平;比较结肠癌患者肿瘤组织和正常组织的蛋白表达。

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培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
青霉素/链霉素文中未明确说明--
L-谷氨酰胺文中未明确说明--
MEM培养基文中未明确说明--
RPMI 1640培养基Hyclone--
Sage LipoPlusT转染试剂Beijing Sage Creation Science--
聚乙烯亚胺Polyscience--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Thermo Fisher Scientific--
MG132Sigma-AldrichSML1135
抗Flag M2磁珠Sigma-Aldrich--
蛋白A琼脂糖Santa Cruz Biotechnology--
蛋白G琼脂糖Santa Cruz Biotechnology--
PVDF膜文中未明确说明--
Super Signal化学发光试剂盒Thermo Fisher Scientific--
谷胱甘肽-琼脂糖4B磁珠Pharmacia Biotech--
His-Select HF镍亲和凝胶Sigma-Aldrich--
MBP亲和基质New England Biolabs--
E1酶Boston Biochem--
UbcH5cBoston Biochem--
HA-泛素Boston Biochem--
DAPI文中未明确说明--
FACSCalibur流式细胞仪BD--
LSM 780激光共聚焦显微镜ZEISS--
Axiocam MRm相机ZEISS--
BX51显微镜Olympus--
CKX41显微镜Olympus--
抗Smurf1抗体 (1D7)Abcamab117552
抗Talin抗体 (8D4)Santa Cruz Biotechnologysc-59881
抗Paxillin抗体 (Y113)Abcamab32084
抗β1整合素抗体 (EPR1040Y)Abcamab134179
抗β1整合素抗体 (KMI6)Abcamab95623
抗β3整合素抗体 (VI-PL2)Abcamab110131
抗Kindlin-2抗体Sigma-AldrichK3269
抗Flag抗体 (M2)Sigma-Aldrich--
抗GFP抗体 (GSN149)Sigma-AldrichG1546
抗Myc抗体Sigma-AldrichSAB4301136
抗HA抗体 (HA-7)Sigma-AldrichH9658
抗Kindlin-2抗体 (3A3)EMD MilliporeMab2617
抗Kindlin-2抗体 (Y-15)Santa Cruz Biotechnologysc-30854
抗泛素抗体Cell Signaling Technology3933
抗活化整合素β1 9EG7抗体BD553715
PAC-1抗体BD340507
抗Actin抗体 (2Q1055)Santa Cruz Biotechnologysc-58673

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
细胞系来源和培养条件,包括培养基、血清浓度、添加物等
阅读提示:Materials and methods中的Cell culture and transfection
质粒转染
转染试剂、质粒用量和转染时间
阅读提示:Materials and methods中的Cell culture and transfection
药物处理
MG132浓度和处理时间,CHX浓度和时间
阅读提示:Materials and methods中的Cell culture and transfection及结果部分
整合素激活检测
PAC1结合检测的具体步骤,包括缓冲液、抗体浓度和孵育时间
阅读提示:Materials and methods中的Integrin αIIbβ3 activation assay
细胞功能实验
铺展和黏附实验的包被蛋白浓度、时间点、细胞密度和计数标准
阅读提示:Materials and methods中的Cell spreading and FA formation analyses和Cell adhesion assay