假磷酸酶MK-STYX的DUSP结构域与G3BP1相互作用以减少应激颗粒

The DUSP domain of pseudophosphatase MK-STYX interacts with G3BP1 to decrease stress granules.

作者信息Jonathan Smailys, Fei Jiang, Tatiana Prioleau, Kylan Kelley, Olivia Mitchell, Samah Nour, Lina Ali, William Buchser, Lynn Zavada, Shantá D Hinton
PMID37516290
发布时间2023-08
DOI10.1016/j.abb.2023.109702

实验完整度

包含细胞模型(HEK/293和HeLa)的体外实验,通过免疫荧光、免疫共沉淀、Western blot等方法验证了DUSP结构域的功能和机制,属于多层次验证。

主要模型

HEK/293细胞 HeLa细胞

重点核对

细胞类型:HEK/293和HeLa细胞 处理条件:500 μM亚砷酸钠处理30分钟 共转染质粒:G3BP1-GFP与mCherry-MK-STYX全长或截短体 检测方法:免疫荧光、免疫共沉淀、免疫印迹 统计方法:ANOVA和Tukey事后检验

摘要

丝裂原活化蛋白激酶磷酸丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸结合蛋白(MK-STYX)是蛋白酪氨酸磷酸酶家族的双特异性(DUSP)成员。它是一种假磷酸酶,在催化活性特征基序(HCX5R)中缺乏必需的氨基酸组氨酸和半胱氨酸。我们之前报道过MK-STYX与G3BP1 [Ras-GAP(GTP酶激活蛋白)SH3(Src同源3)结构域结合蛋白-1]相互作用并减少应激颗粒(停滞的mRNA)。为了确定MK-STYX如何减少应激颗粒,使用了MK-STYX的截短结构域CH2(细胞分裂周期25磷酸酶同源2)和DUSP。野生型MK-STYX和DUSP结构域显著减少了由亚砷酸钠诱导的应激颗粒,其中G3BP1(应激颗粒成核因子)作为标志物。此外,共表达G3BP1-GFP和mCherry-MK-STYX、mCherry-MK-STYX-CH2、mCherry-MK-STYX-DUSP或mCherry的HEK/293和HeLa细胞显示,在野生型MK-STYX和MK-STYX的DUSP结构域存在下,应激颗粒显著减少。对HeLa细胞中这些动态的进一步表征表明,与野生型MK-STYX及其DUSP结构域相比,CH2结构域增加了细胞内的应激颗粒数量。为了进一步分析G3BP1与MK-STYX结构域的相互作用,进行了免疫共沉淀实验。共表达G3BP1-GFP和mCherry、mCherry-MK-STYX、mCherry-MK-STYX-CH2或mCherry-MK-STYX-DUSP的细胞表明,MK-STYX的DUSP结构域与G3BP1-GFP和内源性G3BP1均相互作用,而MK-STYX的CH2结构域不与G3BP1共免疫沉淀。此外,在野生型MK-STYX或DUSP结构域存在下,G3BP1酪氨酸磷酸化(应激颗粒形成所必需)降低,而在CH2存在下则增加。这些数据突出了MK-STYX如何减少G3BP1诱导的应激颗粒的模型。MK-STYX的DUSP结构域与G3BP1相互作用并负向改变其酪氨酸磷酸化,从而减少应激颗粒的形成。

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
MK-STYX如何通过其结构域与G3BP1相互作用来减少应激颗粒的形成?
核心机制
MK-STYX的DUSP结构域与G3BP1结合,降低G3BP1的酪氨酸磷酸化水平,从而抑制应激颗粒的形成。
主要证据
在HEK/293和HeLa细胞中,过表达MK-STYX或其DUSP结构域显著减少应激颗粒;免疫共沉淀实验表明DUSP结构域与G3BP1相互作用;免疫印迹显示DUSP结构域降低G3BP1的酪氨酸磷酸化。
研究意义
本研究揭示了MK-STYX通过其DUSP结构域调控应激颗粒的机制,为理解假磷酸酶在应激反应中的作用提供了基础,并可能为相关疾病研究提供新方向。

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

构建MK-STYX截短突变体

确定MK-STYX中负责减少应激颗粒的结构域。

合成了MK-STYX的CH2结构域(残基1-150)和DUSP结构域(残基151-313)的cDNA,并克隆到mCherry-C1载体中。

2

验证内源性应激颗粒形成

测试MK-STYX各结构域对亚砷酸盐诱导的应激颗粒的影响。

在HEK/293和HeLa细胞中过表达mCherry-MK-STYX、mCherry-MK-STYX-CH2或mCherry-MK-STYX-DUSP,用500 μM亚砷酸钠处理细胞,并通过免疫荧光检测内源性G3BP1的定位。

3

验证G3BP1过表达诱导的应激颗粒

验证MK-STYX各结构域对G3BP1过表达诱导的应激颗粒的影响。

共转染G3BP1-GFP和mCherry-MK-STYX、mCherry-MK-STYX-CH2或mCherry-MK-STYX-DUSP于HEK/293和HeLa细胞,24小时后统计表达应激颗粒的细胞比例。

4

免疫共沉淀分析相互作用

确定MK-STYX中与G3BP1相互作用的特定结构域。

在HEK/293细胞中共表达G3BP1-GFP和mCherry标记的MK-STYX截短体,用抗G3BP或抗mCherry抗体进行免疫沉淀,并用免疫印迹检测相互作用的蛋白。

5

分析G3BP1酪氨酸磷酸化

检测MK-STYX各结构域对G3BP1酪氨酸磷酸化水平的影响。

免疫沉淀G3BP1后,用抗磷酸酪氨酸抗体(4G10)进行免疫印迹,比较对照组和各处理组的G3BP1酪氨酸磷酸化水平。

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。

细胞培养与转染
蛋白相互作用分析
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Invitrogen--
胎牛血清----
Lipofectamine 2000试剂Invitrogen--
抗G3BP抗体BD611127 2
抗GFP抗体ThermoFisherMA5-15256
抗mCherry抗体--SAB2702291
抗PABP-Cy5抗体BiossBS-3836R-Cy5
抗小鼠FITC抗体AbcamAB6785
抗磷酸酪氨酸抗体,克隆4G10Millipore05-321
抗β-微管蛋白多克隆抗体ThermoFisherPA1-21153
No-Stain标记试剂Invitrogen-ThermoFisherA44449
蛋白G琼脂糖珠GE Healthcare--
Hoechst核染料----

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
细胞培养与转染
HEK/293和HeLa细胞的培养条件;转染试剂Lipofectamine 2000的用量;细胞密度
阅读提示:见'Cell culture and transient transfection'部分
应激颗粒诱导
亚砷酸钠浓度(500 μM)和处理时间(30分钟)
阅读提示:见'Cell culture and transient transfection'部分
免疫荧光
固定液浓度(3.7%甲醛);抗体稀释比例;封片剂中含DAPI浓度(0.5 mg/ml)
阅读提示:见'Transient transfection and cell imaging'部分
免疫共沉淀
裂解液成分;抗体孵育时间和温度;洗涤次数
阅读提示:见'Immunoprecipitation and Immunoblotting'部分
Western blot
凝胶浓度(10% SDS-PAGE);转膜时间;封闭条件;抗体孵育条件
阅读提示:见'Immunoblotting'部分