TRIM7/RNF90通过调节单核细胞增生李斯特菌感染过程中ATG7的泛素化促进自噬

TRIM7/RNF90 promotes autophagy via regulation of ATG7 ubiquitination during L. monocytogenes infection.

作者信息Jie Wang, Xiao Qin, Yulu Huang, Qunmei Zhang, Jinyong Pei, Yi Wang, Idan Goren, Shujun Ma, Zhishan Song, Yanzi Liu, Hongxia Xing, Hui Wang, Bo Yang
PMID36576150
期刊Autophagy
发布时间2023-06
DOI10.1080/15548627.2022.2162706

实验完整度

研究包含体内小鼠感染模型、多种细胞模型(BMDM、BMDC、MEF、HaCaT等)、分子机制验证(泛素化、相互作用、突变体)及体外实验等至少两个独立证据层级,且明确包含功能验证和机制验证。

主要模型

单核细胞增生李斯特菌感染小鼠模型 骨髓来源巨噬细胞(BMDM) 骨髓来源树突状细胞(BMDC) HeLa细胞

重点核对

基因型:野生型(WT)与trim7基因敲除(KO)小鼠或细胞 感染剂量:L. monocytogenes MOI=10(细胞),1.5×10^5 CFUs/只(小鼠静脉注射) 处理条件:饥饿(EBSS)、雷帕霉素(200 nM)、巴佛洛霉素A1(400 nM)处理时间 检测指标:LC3-II蛋白水平、LC3 puncta形成、ATG7泛素化

摘要

单核细胞增生李斯特菌是一种广泛使用的感染模型,用于研究革兰氏阳性胞内细菌的发病机制和宿主防御。越来越多的证据表明,翻译后修饰在巨自噬/自噬的调节中起着关键作用。然而,对于ATG7(自噬过程中的必需蛋白)的翻译后修饰所知甚少。在本研究中,我们证明了RING型E3连接酶TRIM7/RNF90通过促进ATG7在K413位的泛素化正向调节自噬体积累,从而影响单核细胞增生李斯特菌感染。TRIM7的表达可由多种条件诱导,包括饥饿、雷帕霉素刺激和单核细胞增生李斯特菌感染。小鼠或细胞中TRIM7缺失导致先天免疫反应增强和单核细胞增生李斯特菌感染增加。ATG7与TRIM7相关,TRIM7在单核细胞增生李斯特菌感染、饥饿或雷帕霉素诱导的自噬体积累中的正调节作用通过TRIM7缺失、TRIM7过表达和TRIM7敲低得到提示。进一步的机制研究表明,TRIM7促进ATG7在K413位的K63连接泛素化,该位点的泛素化是ATG7在自噬和单核细胞增生李斯特菌感染中功能所必需的。因此,我们的研究结果提示了胞内细菌感染和自噬中的一个新调节因子,以及一种靶向ATG7的新型翻译后修饰。这项研究可能扩展我们对宿主抗菌防御和自噬在胞内细菌感染中作用的理解。

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
TRIM7如何通过调控ATG7的泛素化影响自噬及单核细胞增生李斯特菌感染?
核心机制
TRIM7作为RING型E3连接酶,促进ATG7在K413位点的K63连接泛素化,增强ATG7功能,进而促进自噬体积累,增强对L. monocytogenes的清除。
主要证据
体内小鼠感染模型显示TRIM7缺失增加细菌载量并降低存活率;体外细胞实验、免疫共沉淀、泛素化实验、突变体(K413R)及自噬底物LC3-II检测等结果支持。
研究意义
研究揭示TRIM7作为自噬和胞内细菌感染的新调节因子,扩展了对宿主抗菌防御机制的理解,可能为感染性疾病防治提供新靶点。

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

体内感染模型建立

评估TRIM7对小鼠感染L. monocytogenes后的生存率和细菌载量的影响。

采用野生型和TRIM7缺陷小鼠,静脉注射L. monocytogenes,监测生存率、血清IFNB水平、器官细菌载量和Ifnb mRNA表达。

2

细胞水平感染与免疫应答检测

验证TRIM7在多种细胞类型中对L. monocytogenes感染和先天免疫应答的影响。

使用TRIM7缺陷或敲低的不同细胞(BMDM、BMDC、MEF、HaCaT、PMA-THP1)感染L. monocytogenes,检测细菌载量(CFU)、细胞因子表达和信号通路磷酸化。

3

TRIM7与ATG7相互作用验证

确认TRIM7与ATG7的结合及其在感染和自噬刺激下的增强。

通过免疫共沉淀、免疫荧光共定位和原位邻近连接实验(PLA)检测TRIM7-ATG7相互作用。

4

自噬流检测

评估TRIM7对L. monocytogenes感染、饥饿或雷帕霉素诱导的自噬体积累的影响。

通过免疫印迹检测LC3-II水平、共聚焦显微镜检测LC3 puncta形成,并使用巴佛洛霉素A1阻断溶酶体降解。

5

ATG7泛素化检测与位点鉴定

验证TRIM7促进ATG7的K63连接泛素化并定位关键赖氨酸残基。

通过免疫沉淀泛素化实验、体外泛素化实验、K413R突变体等确定TRIM7催化ATG7 K413位点泛素化。

6

功能恢复与突变体表型分析

验证ATG7 K413泛素化对其促自噬功能及抑制胞内菌感染的必要性。

在TRIM7缺陷细胞中回补野生型或K413R突变体ATG7,检测自噬水平及L. monocytogenes感染情况。

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Sigma-AldrichD6429
RPMI 1640培养基GibcoC22400500BT
胎牛血清Gibco10099-141
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668-019
佛波酯Beyotime BiotechnologyS1819
雷帕霉素Beyotime BiotechnologyS1842
巴佛洛霉素A1Cayman Chemical11038
抗Flag抗体Sigma-Aldrich3165
抗HA抗体Biolend901515
抗Myc抗体Proteintech66004-1-Ig
抗TRIM7/RNF90抗体Santa Cruz Biotechnologysc-109107
抗TRIM7抗体Abcamab170538
抗ATG7抗体Cell Signaling Technology8588
抗磷酸化TBK1抗体Cell Signaling Technology5483
抗TBK1抗体FlarbioCSB-PA024154LA01HU
抗磷酸化IRF3抗体Cell Signaling Technology4947
抗IRF3抗体Proteintech11312-1-AP
抗磷酸化RELA/p65抗体Cell Signaling Technology3033
抗RELA/p65抗体Proteintech10745-1-AP
抗泛素抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8017
抗K63连接泛素抗体Millipore05-1313
抗LC3抗体Proteintech14600-1-AP
抗LC3抗体MBLPM036
抗ATG3抗体Cell Signaling Technology3415
抗ATG5抗体Cell Signaling Technology12994
抗ATG16L1抗体Cell Signaling Technology8089
抗李斯特菌抗体Abcamab35132
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech60008-1
NP-40裂解液SolarbioN8030
蛋白酶抑制剂混合物Roche04693132001
蛋白A/G Plus琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnologysc-2003
TRIzol试剂Invitrogen15596026
SYBR Green qPCR预混液VazymeQ711-02
7500 Fast实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
IFNB ELISA试剂盒ProteintechKE00044
Silencer Select阴性对照siRNAInvitrogen4390843
脑心浸液肉汤OXOIDCM1135
庆大霉素Sigma-Aldrich1045-41-0
Triton X-100Sigma-Aldrich9036-19-5
TNT快速偶联转录/翻译系统试剂盒PromegaL1171
泛素化试剂盒Enzo Life ScienceBML-UW9920
DAPI染色液SolarbioC0065
鬼笔环肽偶联物ThermoFisherA22287
尼康A1R共聚焦显微镜Nikon--
Thermanox塑料盖玻片NUNC174950
Duolink原位检测试剂(红色)Sigma-AldrichDUO92008
PLA探针Sigma-AldrichDUO92001
PLA探针Sigma-AldrichDUO92005
洗涤缓冲液Sigma-AldrichDUO82049

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
小鼠感染模型
小鼠基因型(WT vs KO)、感染剂量(1.5×10^5 CFUs/鼠)、感染途径(静脉注射)、监测时间(生存率15天,器官载量3天)。
阅读提示:Materials and methods: Mice; L. monocytogenes infections; Figure 1 legends
细胞培养与感染
细胞类型(BMDM、BMDC、MEF、HaCaT、PMA-THP1)、感染MOI(10)、感染时间(CFU检测6h,mRNA检测8h)、庆大霉素浓度(100 μg/ml)处理时间。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture; L. monocytogenes infections; Figure 2 legends
自噬检测
LC3-II检测方法(免疫印迹)、LC3 puncta统计(共聚焦显微镜)、是否使用Baf A1(400 nM)或CQ(100 μM)、处理时间(Baf A1 4h)。
阅读提示:Materials and methods: Immunoblot; Confocal microscopy; Figures 4 and 5 legends
蛋白互作与泛素化
转染质粒(Flag-TRIM7、HA-ATG7)、裂解缓冲液成分、IP抗体、体外泛素化试剂盒、ATG7突变体(K413R等)。
阅读提示:Materials and methods: cDNA constructs; Immunoprecipitation; In vitro ubiquitination; Figures 3 and 7 legends
RNA干扰
siRNA序列(R3)及转染浓度、转染时间(24h)、阴性对照siRNA来源。
阅读提示:Materials and methods: RNA interference; Figure S2 legends