Tip60在Ser99位点的磷酸化对于家蚕自噬诱导至关重要

Tip60 Phosphorylation at Ser 99 Is Essential for Autophagy Induction in Bombyx mori.

作者信息Wenmei Wu, Kang Li, Haigang Zhao, Xianying Xu, Jing Xu, Man Luo, Yang Xiao, Ling Tian
PMID32962211
发布时间2020-09
DOI10.3390/ijms21186893

实验完整度

高

包含体外细胞系(BmN)过表达、突变体功能验证、体内幼虫药物处理、免疫荧光、Western blot等多层级证据,并进行磷酸化位点突变验证。

主要模型

BmN细胞(家蚕卵巢细胞系) 家蚕幼虫(Dazao品系)脂肪体

重点核对

饥饿处理:5L3D幼虫禁食24小时 20E注射:10 μg/幼虫,处理24小时 AMPK激活剂二甲双胍:30 μg/幼虫 AMPK抑制剂compound C:5 μg/幼虫 BmTip60 Ser99突变体(S99A和S99D)在BmN细胞中的过表达

摘要

Tip60是MYST家族的关键组蛋白乙酰转移酶,也是核多聚蛋白复合物(NuA4)的成员,调节参与细胞周期、DNA损伤反应、自噬等的蛋白质的活性和稳定性。然而,家蚕中Tip60同源物的功能和调控机制尚未阐明。在本研究中,对家蚕Tip60(BmTip60)进行了功能鉴定。发育谱显示,在幼虫-蛹变态期间,当自噬活跃时,BmTip60的蛋白水平和核定位在脂肪体中达到峰值;同时,Western blot检测到BmTip60蛋白迁移形成一条上移条带。有趣的是,BmTip60的上移条带经λ-磷酸酶处理后减少,表明它是BmTip60的磷酸化形式。结果表明,BmTip60受饥饿促进,但不受20-羟基蜕皮酮处理影响。受饥饿影响的转录因子AMP活化蛋白激酶(AMPK)对BmTip60蛋白迁移至关重要。此外,在BmTip60的Ser99处鉴定出一个与哺乳动物同源的磷酸化位点,其组成性激活突变(Ser99突变为Asp99)而非失活突变(Ala99)显著上调自噬,显示Ser99磷酸化对BmTip60介导的自噬至关重要。总之,饥饿-AMPK轴促进家蚕BmTip60的表达,这是自噬诱导所必需的。这些结果揭示了昆虫中组蛋白乙酰转移酶Tip60同源物通过磷酸化调控的机制,并为乙酰化调控的进一步相关研究提供了启示。

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
家蚕Tip60同源物BmTip60在自噬中的功能及其调控机制是什么?
核心机制
饥饿通过激活AMPK信号促进BmTip60在Ser99位点的磷酸化,进而诱导自噬。
主要证据
在幼虫脂肪体中,饥饿诱导BmTip60蛋白上移和自噬;二甲双胍激活AMPK促进BmTip60磷酸化,compound C抑制AMPK则抑制其上移;λ-磷酸酶处理证实上移条带为磷酸化形式;Ser99磷酸化突变体(S99D)在富营养条件下诱导自噬,而S99A不能。
研究意义
揭示了昆虫中组蛋白乙酰转移酶Tip60同源物通过磷酸化调控的机制,为乙酰化调控的进一步研究提供基础。

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

BmTip60的功能鉴定

验证BmTip60是否具有乙酰转移酶活性,并鉴定其表达模式。

通过系统发育分析、蛋白乙酰化检测、组织分布和亚细胞定位预测,以及BmN细胞中过表达BmTip60检测总蛋白乙酰化水平。

2

自噬与BmTip60蛋白迁移的关联

检测在自噬发生的发育阶段BmTip60蛋白水平及修饰状态。

通过Western blot检测脂肪体中BmTip60、BmAtg8-PE和BmSqstm1的水平,并用免疫荧光观察BmTip60的分布和密度。

3

饥饿和20E对BmTip60的调控

探究饥饿和20E是否影响BmTip60蛋白水平。

对5L3D幼虫进行饥饿处理或注射20E,检测BmTip60蛋白水平、自噬标志物和BmE75a mRNA。

4

AMPK对BmTip60磷酸化的调控

验证AMPK信号是否介导BmTip60蛋白迁移(磷酸化)。

通过注射AMPK激活剂二甲双胍或抑制剂compound C,检测BmTip60上移条带的变化;并用λ-磷酸酶处理验证上移条带为磷酸化形式。

5

Ser99磷酸化位点功能验证

验证BmTip60 Ser99磷酸化对自噬的诱导是否必需。

构建BmTip60的S99A和S99D突变体,在BmN细胞中过表达,检测磷酸化水平、自噬标志物及EGFP-BmAtg8 puncta形成。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
Grace昆虫培养基Sigma-AldrichG9771
胎牛血清Gibco10100-147
Trizol试剂VazymeR401-01
M-MLV逆转录试剂Takara639522
Nco I限制酶NEBR3193
Kpn I限制酶NEBR3142
FuGENE HD转染试剂PromegaE2311
12孔板Guangzhou Jet Bio-Filtration Co., Ltd.TCP-010-006
20-羟基蜕皮酮Sigma-AldrichH5142
Compound CSigma-AldrichP5499
NP-40裂解液Beyotime Biotechnology Co., Ltd.P0013F
蛋白酶抑制剂混合物ThermoFisher Scientific78429
V5抗体Abcamab27671
琼脂糖珠Thermo Fisher Scientific20421
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology Co., Ltd.P0013B
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology Co., Ltd.P0012
BmTip60抗体Biossbs-13686R
泛磷酸丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸抗体Abcamab15556
微管蛋白抗体Beyotime Biotechnology Co., Ltd.AT819
Tanon-5200成像仪Tanon--
Triton X-100Beyotime Biotechnology Co., Ltd.P0096
Alexa Fluor-488偶联二抗Thermo Fisher ScientificA11008
DAPIBeyotime Biotechnology Co., Ltd.C1006
Olympus FV300显微镜Olympus--
LysoTracker Red DND-99Thermo Fisher ScientificL7528
FV3000共聚焦显微镜Olympus--
λ-磷酸酶Sigma-AldrichP9614
Taq DNA聚合酶TakaraR10T1
DpnI限制酶NEBR0176

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
动物饲养与细胞培养
家蚕品系为Dazao,饲养于25°C、14小时光照/10小时黑暗;BmN细胞培养基为Grace's insect medium(含10%热灭活胎牛血清)。
阅读提示:Materials and Methods 4.1 Silkworms and Cells
饥饿与20E处理
5L3D幼虫饥饿处理24小时;20E注射剂量10 μg/幼虫,处理24小时;每组10只,三次生物学重复。
阅读提示:Materials and Methods 4.3 Starvation and 20E Treatment
AMPK药物处理
二甲双胍注射剂量30 μg/幼虫,注射至5L3D;compound C注射剂量5 μg/幼虫,注射至IW前12小时;处理24小时;每组10只,三次生物学重复。
阅读提示:Materials and Methods 4.4 Chemical Treatments
细胞转染
BmN细胞在12孔板中培养24小时后,转染1 μg质粒,转染48小时;转染试剂FuGENE HD。
阅读提示:Materials and Methods 4.2 Plasmid Construction and Transfection
磷酸化检测
BmTip60点突变:S99A和S99D,在BmN细胞中过表达48小时,免疫沉淀后用泛磷酸化抗体检测;λ-磷酸酶处理脂肪体总蛋白。
阅读提示:Materials and Methods 4.5, 4.8, 4.9