真核起始因子4G1(eIF4G1)在Ser1147位点的磷酸化特异性存在于缺血后延迟性神经元死亡中与eIF4E结合的eIF4G1上

Phosphorylation of Eukaryotic Initiation Factor 4G1 (eIF4G1) at Ser1147 Is Specific for eIF4G1 Bound to eIF4E in Delayed Neuronal Death after Ischemia.

作者信息Emma Martínez-Alonso, Natalia Guerra-Pérez, Alejandro Escobar-Peso, Lorena Peracho, Rocío Vera-Lechuga, Antonio Cruz-Culebras, Jaime Masjuan, Alberto Alcázar
PMID35163752
发布时间2022-02-06
DOI10.3390/ijms23031830

实验完整度

包含动物模型(4VO)、Western blot、m7GTP pull-down、免疫共沉淀、免疫荧光共定位等多个独立证据层级,且有功能验证。

主要模型

成年雄性Wistar大鼠(四血管闭塞模型) 脑缺血再灌注模型(短暂性前脑缺血) 海马CA1区域 脑皮质

重点核对

四血管闭塞(4VO)模型,缺血15分钟,再灌注3天(R3d) 对照组为假手术(SHC3d) 动物周龄10-12周,体重~300g 共20只大鼠,每个SHC3d和R3d组10只 Western blot检测eIF4G1及磷酸化位点,β-tubulin作为内参

摘要

缺血性卒中由脑血流量减少引起,缺血期和随后的再灌注均可诱导脑损伤,组织损伤程度取决于缺血损伤的严重程度、持续时间以及受影响的大脑特定区域。在易受脑缺血影响的区域,蛋白质翻译的抑制是细胞反应导致延迟性神经元死亡的关键过程。特别是,翻译起始是蛋白质合成的限速步骤,真核起始因子(eIF)4F复合物对于帽依赖性蛋白质翻译不可或缺。在eIF4F复合物中,eIF4G是一种支架蛋白,为eIF4A和eIF4E的组装提供对接位点,eIF4E结合mRNA的帽结构并稳定复合物的所有蛋白质。eIF4F复合物成分eIF4A、eIF4E和eIF4G在细胞应激条件下通过其特定位点的磷酸化参与翻译调控,调节帽结合复合物的活性和蛋白质翻译。本研究探讨了eIF4E/eIF4G1结合复合物中eIF4G1的磷酸化及其在缺血再灌注(IR)作为应激诱导条件下的调控。在短暂性脑缺血动物模型中诱导IR,并在耐受的皮质区域和易受损的海马CA1区域研究结果。数据表明eIF4G1在Ser1147、Ser1185和Ser1231位点的磷酸化在两个脑区域以及对照组和缺血条件下均存在,其中eIF4G1在Ser1147位点的磷酸化是唯一在含帽基质(m7GTP-Sepharose)的eIF4E/eIF4G结合复合物中发现的。此外,我们的工作揭示了eIF4G1在Ser1147位点的磷酸化在易受损区域的特定调控,在IR反应中磷酸化水平增加并与eIF4E共定位。这些发现有助于阐明蛋白质翻译调控的分子机制,该机制是脑缺血等病理生理应激下细胞生存/死亡平衡的基础。

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
缺血再灌注应激下,eIF4G1的磷酸化是否在eIF4E/eIF4G1复合物中发挥调控作用,并在脑缺血易损区(CA1)与耐受区(皮质)之间存在差异。
核心机制
eIF4G1在Ser1147位点的磷酸化特异性存在于与eIF4E结合的eIF4G1上,可能在4E-BP竞争eIF4E时增强eIF4E的招募,维持有限的帽依赖性翻译以促进凋亡进程。
主要证据
通过m7GTP pull-down、免疫共沉淀和共聚焦显微镜发现,只有Ser1147磷酸化的eIF4G1与eIF4E结合,且在CA1区域IR后水平升高、共定位增加。
研究意义
揭示eIF4G1磷酸化在翻译调控中的新机制,可能为恢复缺血易损区的蛋白合成提供治疗靶点。

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

序列比对与磷酸化位点预测

验证大鼠eIF4G1与人eIF4G1的磷酸化位点同源性。

使用EMBOSS Needle和ESPript3.0进行序列比对,分析eIF4G1的IDL区域,确定Ser1147、Ser1185、Ser1231在大鼠中的对应位点。

2

动物模型建立与样本采集

建立脑缺血再灌注模型,获取脑组织样本。

成年雄性Wistar大鼠行4VO手术,缺血15分钟后再灌注3天,取皮质和海马CA1区域。

3

蛋白质表达与磷酸化检测

检测eIF4G1总蛋白和三个磷酸化位点的表达水平。

用Western blot检测SHC3d和R3d样本中eIF4G1和p-Ser1147、p-Ser1185、p-Ser1231的表达。

4

eIF4E/eIF4G1结合分析

分析eIF4E结合的eIF4G1的磷酸化状态。

使用m7GTP-Sepharose进行pull-down,检测与eIF4E结合的eIF4G1磷酸化形式。

5

免疫共沉淀验证

验证eIF4G1与eIF4E的相互作用及磷酸化状态。

用anti-eIF4G1抗体免疫沉淀eIF4G1,检测共沉淀的eIF4E和磷酸化eIF4G1。

6

共聚焦显微镜检查共定位

检测eIF4G1磷酸化与eIF4E在组织中的共定位。

用免疫荧光双标,共聚焦显微镜观察皮质和海马CA1区。

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。

序列分析
验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
异氟烷----
SDS-PAGE试剂Bio-Rad--
SDS-PAGE试剂Cytiva--
抗磷酸化eIF4G1 (Ser1108)抗体Cell Signalling Technology2441
抗磷酸化eIF4G1 (Ser1185)抗体Biossbs-4003R
抗磷酸化eIF4G1 (Ser1231)抗体GeneTexGTX79087
抗eIF4E抗体BD Transduction Laboratories610269
抗eIF4G1 (H-2)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-373892
抗eIF4G1 (N-20)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9601
抗β-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT5201
抗小鼠IgG过氧化物酶标记二抗CytivaNA931
抗兔IgG过氧化物酶标记二抗CytivaNA934
抗山羊IgG过氧化物酶标记二抗Santa Cruz Biotechnologysc-2020
驴抗兔IgG (H+L) Alexa Fluor 488偶联二抗Thermo Fisher ScientificA-21441
山羊抗小鼠IgG (H+L) Alexa Fluor 568偶联二抗Thermo Fisher ScientificA-11031
EMBOSS Needle----
ESPript3.0----
SMART程序----
Bradford法Bio-Rad--
Tissue-Tek O.C.T.包埋剂Sakura Finetek--
m7GTP-SepharoseCytiva--
Protein G-琼脂糖4ABT--
PVDF膜Cytiva--
封闭剂Cytiva--
Clarity Western ECL底物试剂Bio-Rad--
ECL-Prime试剂Cytiva--
ECL-Select试剂Cytiva--
Hoechst 33342----
Real Capillary Gap显微镜载玻片Dako--
共聚焦激光扫描显微镜MRC-1024Bio-Rad--
Prism软件GraphPad Software--
LaserSharp软件Bio-Rad--
Quantity One软件Bio-Rad--
蛋白质标准品Cytiva--

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
动物模型
动物品系、性别、年龄、体重、麻醉方案、缺血时间、再灌注时间、手术细节
阅读提示:详见Materials and Methods 4.3 Animal Model of Cerebral Ischemia and Reperfusion
样本制备
裂解缓冲液成分、匀浆比例、离心条件、蛋白定量方法
阅读提示:详见Materials and Methods 4.4 Sample Preparation
eIF4E/eIF4G1结合分析
m7GTP-Sepharose用量、孵育时间、洗涤条件、洗脱缓冲液
阅读提示:详见Materials and Methods 4.5 eIF4G and eIF4E Binding Assay
免疫共沉淀
PMS用量、抗体用量、孵育时间、Protein G-Agarose用量、洗涤次数
阅读提示:详见Materials and Methods 4.6 Immunoprecipitation
Western blot
上样量、凝胶浓度、转膜条件、封闭条件、抗体稀释、显色试剂
阅读提示:详见Materials and Methods 4.7 Western Blot Analysis
免疫荧光共定位
切片厚度、抗原修复条件、封闭液、一抗和二抗浓度、核染色、采集设置
阅读提示:详见Materials and Methods 4.8 Immunohistochemistry
统计分析
统计方法、多重比较校正、显著性水平
阅读提示:详见Materials and Methods 4.9 Statistical Analysis