自噬蛋白RUBCNL/PACER抑制RIPK1激酶依赖的细胞凋亡和坏死性凋亡

The autophagy protein RUBCNL/PACER represses RIPK1 kinase-dependent apoptosis and necroptosis.

作者信息Diego Rojas-Rivera, Sebastián Beltrán, Francisco Muñoz-Carvajal, Pablo Ahumada-Montalva, Lorena Abarzúa, Laura Gomez, Fernanda Hernandez, Cristian A Bergmann, Luis Labrador, Melissa Calegaro-Nassif, Mathieu J M Bertrand, Patricio A Manque, Ute Woehlbier
PMID38873940
期刊Autophagy
发布时间2024-11
DOI10.1080/15548627.2024.2367923

实验完整度

包含蛋白质组学、细胞死亡动力学、Western blot、免疫共沉淀、PLA、TUNEL、siRNA/shRNA功能丧失与获得实验,以及突变体分析。

主要模型

小鼠骨髓间充质干细胞 小鼠胚胎成纤维细胞 L929细胞 HEK293T细胞

重点核对

TNF浓度和刺激时间 RUBCNL敲低或过表达方式 RIPK1抑制剂使用 细胞死亡检测方法 复合物I免疫沉淀条件

摘要

间充质干细胞(MSCs)用于细胞治疗;然而,其应用受到移植后在促炎微环境中存活率差的限制。MSCs中的巨自噬/自噬激活构成一种应激适应途径,促进细胞稳态。我们的蛋白质组学数据表明,RUBCNL/PACER(RUN和富含半胱氨酸结构域含有beclin 1相互作用蛋白样),一种自噬的正调控因子,也参与细胞死亡。因此,我们筛选了在RUBCNL功能缺失或获得的情况下,MSCs对各种细胞死亡刺激的存活情况。当RUBCNL表达时,MSCs免受TNF(肿瘤坏死因子)诱导的调节性细胞死亡的影响。TNF通过诱导RIPK1激酶依赖的细胞凋亡或坏死性凋亡来促进炎症。我们确定,MSCs在感应TNF时死于RIPK1激酶依赖的细胞凋亡,当半胱天冬酶失活时则死于坏死性凋亡。我们表明RUBCNL是RIPK1依赖的细胞凋亡和坏死性凋亡的负调控因子。此外,失去调节自噬能力的RUBCNL突变体保留了其负调控细胞死亡的功能。我们还发现RUBCNL与RIPK1形成复合物,该复合物在响应TNF时解体。与此发现一致,RUBCNL表达限制了RIPK1-TNFRSF1A/TNFR1复合物I的组装,表明RUBCNL和RIPK1之间的复合物形成抑制了TNF信号传导。这些结果为RIPK1介导的细胞死亡与自噬机制之间的串扰提供了新的见解,并提示RUBCNL由于其自噬和凋亡/坏死性凋亡的功能双重性,可作为提高MSCs治疗效果的靶点。缩写:BAF:巴弗洛霉素A1;CASP3:半胱天冬酶3;Caspases:半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶;cCASP3:切割的CASP3;CQ:氯喹;CHX:放线菌酮;cPARP:切割的聚(ADP-核糖)聚合酶;DEPs:差异表达蛋白;ETO:依托泊苷;MEF:小鼠胚胎成纤维细胞;MLKL:混合谱系激酶结构域样;MSC:间充质干细胞;MTORC1:雷帕霉素靶蛋白激酶复合物1;Nec1s:坏死他汀1s;NFKB/NF-kB:B细胞中κ轻多肽基因增强子的核因子;PLA:邻位连接技术;RCD:调节性细胞死亡;RIPK1:受体(TNFRSF)相互作用的丝氨酸-苏氨酸激酶1;RIPK3:受体相互作用的丝氨酸-苏氨酸激酶3;RUBCNL/PACER:RUN和富含半胱氨酸结构域含有beclin 1相互作用蛋白样;siCtrl:小干扰RNA无义序列;siRNA:小干扰RNA;TdT:末端脱氧核苷酸转移酶;Tm:衣霉素;TNF:肿瘤坏死因子;TNFRSF1A/TNFR1:肿瘤坏死因子受体超家族成员1a

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
RUBCNL是否以及如何调控TNF诱导的MSC死亡?
核心机制
RUBCNL与RIPK1形成复合物,限制RIPK1与TNFRSF1A结合,抑制复合物I组装,从而抑制RIPK1激酶依赖的凋亡和坏死性凋亡。此功能独立于其自噬调控功能。
主要证据
RUBCNL敲低增强TNF诱导的凋亡和坏死性凋亡,过表达则抑制;突变体实验显示与自噬功能无关;PLA和免疫共沉淀显示RUBCNL与RIPK1互作,TNF处理后互作消失。
研究意义
RUBCNL可能作为改善MSC治疗效果的靶点,因其在自噬和凋亡/坏死性凋亡中的双重功能。

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

蛋白质组学分析

鉴定RUBCNL缺失后差异表达蛋白,探索其潜在功能。

使用siRNA敲低Rubcnl,48小时后进行质谱分析,鉴定出174个差异表达蛋白,并富集到凋亡相关通路。

2

细胞死亡刺激筛选

确定RUBCNL对不同细胞死亡诱导剂的响应。

用H2O2、衣霉素、毒胡萝卜素、ML162、依托泊苷和TNF处理RUBCNL敲低或过表达的MSCs,用SytoxGreen检测细胞死亡。

3

TNF诱导细胞死亡通路鉴定

确定MSCs在TNF刺激下的死亡方式及RIPK1的作用。

使用RIPK1抑制剂(Nec1s等)、RIPK3抑制剂GSK840,siRNA敲低RIPK1/RIPK3/MLKL,检测细胞死亡和CASP3活性。

4

RUBCNL功能丧失和获得实验

验证RUBCNL对凋亡和坏死性凋亡的调控作用。

通过siRNA或shRNA敲低Rubcnl,或过表达RUBCNL-Flag或RUBCNL-V5,结合TNF、TNF+zVAD、TNF+MAP3K7-inh处理,检测细胞死亡、CASP3活性、MLKL磷酸化等。

5

自噬功能分离实验

证明RUBCNL对细胞死亡的调控独立于其自噬功能。

敲低ATG5,或表达RUBCNL突变体(5A, S157D, S157A, 2K),检测细胞死亡和自噬通量。

6

RUBCNL与RIPK1相互作用分析

探索RUBCNL调控RIPK1的分子机制。

通过免疫沉淀检测复合物I,PLA检测RUBCNL-RIPK1互作,免疫共沉淀验证互作。

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
α-MEM培养基Gibco12571-063
胎牛血清Gibco10437028
青霉素-链霉素GibcoDW101203-031-1B
DMEM培养基Gibco12800017
SYTOX绿色核酸染料InvitrogenS7020
Ac-DEVD-AMC荧光底物Pepta Nova3171-V
肿瘤坏死因子----
坏死他汀1sLaboratory of Medicinal Chemistry, University of Antwerp--
zVAD-fmkBachemN-1510
GSK963GlaxoSmithKline--
GSK840GlaxoSmithKline--
坏死他汀1Calbiochem480065
GSK157ApexBioB2175
衣霉素Sigma-AldrichT7765
ML162Sigma-AldrichSML2561
依托泊苷Sigma-AldrichE1383
毒胡萝卜素Sigma-AldrichT-9033
MAP3K7抑制剂AnalytiCon Discovery GmbHNP-0009245
巴弗洛霉素A1Cell Signaling Technology54645S
氯喹Sigma-AldrichC6628
TransIT-x2转染试剂Mirus BioMR.MIR6000
Dharmafect转染试剂DharmaconT-2001-01
TRIzol试剂Life Technologies GmbH10296028
第一条cDNA合成试剂盒Thermo Fisher ScientificK1621
SYBR Green荧光染料Kappa biosystemKK4602
FLAG M2磁珠Sigma-AldrichM8823
NP-40裂解液Sigma74385
USP2酶R&D systemsE-504
λ蛋白磷酸酶New England BioLabsP0753S
V5标签蛋白纯化试剂盒MBL Int.3317
Duolink邻位连接试剂盒Sigma-AldrichDUO92101
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A424
DAPI染料----
Alexa Fluor 555标记的鬼笔环肽Life TechnologiesA34055
抗兔Alexa Fluor 488二抗Jackson ImmunoResearch111-545-003
Vecta Shield封片剂VectorH1000
Qubit蛋白质定量试剂InvitrogenQ33212
胰蛋白酶/Lys-CPromegaV5071
Pierce C-18离心柱Thermo Scientific89870
DirectDetect检测仪MERCK MilliporeC-134681
nanoElute液相色谱系统Bruker Daltonics--
timsTOF Pro质谱仪Bruker Daltonics--
Leica SP8共聚焦显微镜Leica--
抗Flag M2抗体Sigma-AldrichF3165
抗β-微管蛋白抗体Cell Signaling Technology2146
抗CASP3抗体Cell Signaling Technology9662
抗切割CASP3抗体Cell Signaling Technology9664
抗切割PARP抗体Cell Signaling Technology9544S
抗RIPK1抗体Cell Signaling Technology3493
抗RIPK1抗体Becton Dickinson Transduction Laboratory610458
抗RIPK3抗体Abcam56164
抗磷酸化MLKL抗体Cell Signaling Technology91689
抗RUBCNL/Pacer抗体Abmart--
抗LC3B抗体Cell Signaling Technology2575
抗SQSTM1/p62抗体Abcamab56416
抗ATG5抗体Cell Signaling Technology2630
抗V5抗体Cell Signaling Technology13202
抗V5抗体Cell Signaling Technology132025
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4967

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
MSC来源(Gibco或Cyagen),培养代次(P6-P12),培养基(αMEM+5% FBS)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
TNF诱导细胞死亡
TNF处理浓度(10 ng/ml),处理时间(21小时),细胞密度(10^4细胞/孔)
阅读提示:Materials and methods: Cell death analysis; Figure 2
RUBCNL敲低
siRNA序列(siRubcnl)或shRNA构建,转染浓度(20 nM),处理时间(48小时)
阅读提示:Materials and methods: siRNA transfection; Lentivirus stable transduction
RIPK1抑制剂处理
Nec1s浓度(10 μM),预处理时间(20分钟)
阅读提示:Materials and methods: Cell death analysis; Figure 2
坏死性凋亡诱导
zVAD浓度(50 μM),预处理时间(20分钟),TNF浓度(10 ng/ml)
阅读提示:Materials and methods: Cell death analysis; Figure 3