一种新型内质网定位的跨膜蛋白EMC6与RAB5A相互作用并调节细胞自噬

A novel ER-localized transmembrane protein, EMC6, interacts with RAB5A and regulates cell autophagy.

作者信息Yanjun Li, Yuanbo Zhao, Jia Hu, Juan Xiao, Liujing Qu, Zhenda Wang, Dalong Ma, Yingyu Chen
PMID23182941
期刊Autophagy
发布时间2013-02
DOI10.4161/auto.22742

实验完整度

包含体外细胞模型(U2OS、HCT116)、功能验证(LC3斑点、LC3-II、TEM)、机制验证(Co-IP、GST pull-down、突变体)及自噬底物降解分析,多层级相互印证。

主要模型

U2OS细胞 HCT116细胞

重点核对

EMC6过表达或敲低处理 巴弗洛霉素A1(10 nM)处理4小时 EBSS饥饿处理 3-MA(10 mM)处理 LC3斑点计数和LC3-II水平检测

摘要

自噬由一种独特的细胞器——自噬体介导,自噬体包裹部分细胞质并将其运送至溶酶体。III型磷脂酰肌醇3-激酶(PtdIns3K)复合物产生的磷脂酰肌醇3-磷酸(PtdIns3P)对于经典自噬体形成至关重要。RAB5A是一种定位于早期内体的小GTP酶,已被证明与III型PtdIns3K复合物结合,调节其活性并促进自噬体形成。然而,关于内体定位的RAB5A如何与III型PtdIns3K复合物协同作用,目前知之甚少。在此,我们鉴定了一种新型内质网(ER)定位的跨膜蛋白——ER膜蛋白复合物亚基6(EMC6),它与RAB5A和BECN1/Beclin 1两者相互作用,并与自噬体前体标记物ZFYVE1/DFCP1共定位。研究表明,EMC6调节自噬体形成,其缺失导致自噬体前体结构积累并损害自噬。我们的研究首次表明EMC6是参与自噬的新型调节因子。

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
内体定位的RAB5A如何与III类PtdIns3K复合物协同作用以调节自噬?
核心机制
EMC6作为一个内质网定位的跨膜蛋白,通过与RAB5A相互作用并调节其内质网定位,从而促进自噬体形成。
主要证据
EMC6过表达诱导自噬,敲低损害自噬;EMC6与RAB5A和BECN1相互作用;EMC6缺失导致异常膨胀的ZFYVE1和ATG5结构积累,表明自噬体形成受阻。
研究意义
为理解内质网在自噬体形成中的平台作用提供了新见解,揭示了EMC6作为自噬调节因子的新功能。

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

EMC6亚细胞定位分析

确定EMC6在细胞内的定位,为后续功能研究提供基础。

将GFP-EMC6与DsRed-ER、DsRed-Golgi、DsRed-Mito共转染U2OS细胞,通过共聚焦显微镜观察其共定位情况。

2

EMC6对自噬的调控作用

验证EMC6是否影响自噬过程,并确定其作用环节。

过表达或敲低EMC6,结合巴弗洛霉素A1和3-MA处理,检测LC3斑点形成、LC3-II水平及自噬体结构。

3

EMC6与RAB5A和BECN1的相互作用

揭示EMC6是否与RAB5A和BECN1形成复合物,以及其相互作用的方式。

通过共定位分析、免疫共沉淀和GST pull-down实验,验证EMC6与RAB5A和BECN1的相互作用。

4

EMC6对RAB5A和EEA1内质网定位的影响

探究EMC6是否调节RAB5A和EEA1向内质网的募集,以提供自噬发生的平台。

在过表达或敲低EMC6的细胞中,观察GFP-RAB5A和EEA1与内质网标记物的共定位情况。

5

EMC6ΔTM突变体功能分析

确定EMC6跨膜结构域对其定位和功能的重要性。

构建缺失C端跨膜结构域的EMC6ΔTM突变体,检测其定位和自噬调控功能。

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
抗LC3B抗体Sigma AldrichL7543
抗EEA1抗体Cell Signaling Technology3288
抗ATG5抗体Cell Signaling Technology8540
抗FLAG抗体Sigma AldrichF3165
抗β-肌动蛋白抗体Sigma AldrichA5316
抗RAB5A抗体Santa Cruzsc-309
抗GST抗体Santa Cruzsc-459
鸟苷5'-3-O-(硫)三磷酸SigmaG8634
巴弗洛霉素A1Sigma AldrichB1793
渥曼青霉素Sigma AldrichW1628
Hoechst 33342Sigma Aldrich14533
皂素Sigma AldrichS7900
3-甲基腺嘌呤Sigma AldrichM9281
DMEM培养基Invitrogen12800-017
Earle平衡盐溶液Sigma AldrichE7510
MegaTran 1.0转染试剂ORIGENTT200004
TRIzol试剂Invitrogen15596-026
ThermoScript RT-PCR系统Invitrogen11146-024
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
Odyssey红外成像系统LI-COR Biosciences--
奥林巴斯FV1000共聚焦显微镜Olympus--
JEM-1230透射电子显微镜JEOL--
FACS Calibur流式细胞仪Becton Dickinson--
谷胱甘肽-琼脂糖凝胶4BGE Healthcare17-0756-01
蛋白G琼脂糖凝胶快流速GE Healthcare17-0618-01
CNBr活化琼脂糖凝胶4快流速GE Healthcare17-0981-01
pcDNA.3.1/myc-His (-) B载体InvitrogenV85520
EMC6短发夹RNAORIGEN--

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
U2OS和HCT116细胞系培养于含10% FBS的DMEM培养基中,对数期细胞用于实验
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture, transfections and treatments
自噬诱导
EBSS饥饿处理2-4小时
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture, transfections and treatments
自噬抑制
巴弗洛霉素A1浓度10 nM,处理4小时
阅读提示:Figure legends 3A, 4A
PtdIns3K抑制
3-MA浓度10 mM,处理6小时
阅读提示:Figure legends 3A
转染
使用MegaTran 1.0转染试剂,转染比例见各实验
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture, transfections and treatments
自噬通量检测
mTagRFP-mWasabi-LC3质粒共转染,流式细胞术分析mTagRFPhighmWasabilow细胞比例
阅读提示:Materials and Methods - Flow cytometry
自噬底物降解
PolyQ80-luciferase和polyQ19-luciferase共转染,测定荧光素酶活性
阅读提示:Materials and Methods - Poly Q degradation assay
机制验证
免疫共沉淀和GST pull-down实验条件,如裂解缓冲液成分、孵育时间
阅读提示:Materials and Methods - IP and western blot analysis, GST pull-down assay