PNAS | 北京大学邓大君研究表明TTC28在通过HSPA8伴侣介导的自噬维持染色体稳定性中的重要作用

学术   2024-12-14 16:00   海南  

iNature

自噬分为三种不同的形式,分别是巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)和HSPA8介导的伴侣蛋白自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)。尽管巨自噬已被广泛认为通过多种途径调控染色体不稳定性(chromosomal instability,CIN),但CMA和微自噬在CIN中的具体作用仍不明确。TTC28是脊椎动物中保守的基因,在多种人类癌症中常常发生突变并下调。

2024年12月4日,北京大学邓大君独立通讯在 PNAS(IF=9.4)在线发表题为 The essential role of TTC28 in maintaining chromosomal stability via HSPA8 chaperone-mediated autophagy” 的研究论文。该研究揭示了人类四螺旋重复域28(TTC28)与热休克蛋白8(HSPA8)及溶酶体相关膜蛋白2A(LAMP2A)的相互作用。TTC28的四螺旋重复域能够与HSPA8的C末端基序(PTIEEVD)结合,从而通过CMA或微自噬介导TTC28的降解。研究显示,TTC28敲除的人类癌细胞中基线微核频率(FMN)为野生型TTC28细胞的三倍(7.7%对比2.3%,P = 4.86E−09)。此外,Ttc28的过表达能够缓解TTC28敲除对FMN的影响(11.9%对比4.8%,P = 2.83E−11)。

作者的研究还表明,CMA对基因组稳定性具有保护作用,而TTC28在CMA的保护效应中起着关键作用。这一结论得到了γH2AX定量分析、彗星实验以及癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据生物信息学分析的支持。在机制上,TTC28通过调控有丝分裂和胞质分裂,从而通过CMA参与维持基因组完整性。综上所述,该研究表明TTC28不仅是HSPA8介导的CMA/微自噬底物,还通过CMA对维持染色体稳定性具有重要作用。全面的TTC28下调可能导致癌细胞中的CIN。

自噬是一种不可或缺且保守的细胞过程,通过降解细胞内的长寿命蛋白、DNA/RNA片段和功能障碍的细胞器,维持细胞稳态。自噬分为巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)和伴侣介导的自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)三种类型,分别通过不同的机制将底物运输至溶酶体进行降解。CMA是一种选择性自噬过程,其通过底物蛋白与伴侣蛋白HSPA8(又称HSC70)的相互作用来介导。在溶酶体表面,底物-HSPA8复合物进一步与溶酶体相关膜蛋白2A(LAMP2A)相互作用,并被运输到溶酶体中进行降解。CMA可因饥饿、氧化应激或蛋白毒性等压力而被诱导,并在多种生理过程中发挥重要作用。CMA缺陷已被证明与某些疾病的发病机制相关,包括神经退行性疾病、癌症、动脉粥样硬化、衰老和肝脏代谢功能障碍。虽然巨自噬已被确认为细胞对DNA损伤应激的一种响应方式,但CMA和微自噬在DNA损伤中的作用仍不明确。

TTC28-HSPA8相互作用的表征(图片源自PNAS

四螺旋重复域(tetratricopeptide repeat,TPR)28(TTC28)是一种包含28个TPR结构域的大分子蛋白(270,884 Da),其功能研究由于分子复杂性而颇具挑战。自2012年被发现以来,TTC28的研究相对稀少。TTC28能够与Aurora B(AURKB)相互作用,而AURKB在有丝分裂和胞质分裂的进程中至关重要。根据癌症基因组图谱(TCGA)的公共数据集分析,TTC28在多种人类癌症中经常发生体细胞突变和拷贝数变异。在非TCGA研究中,TTC28的这些变化也经常出现在消化系统癌症中,包括食管鳞状细胞癌、结直肠癌、肝癌和胃癌。此外,TCGA转录组数据集的基因表达谱分析(GEPIA)显示,TTC28在许多癌症中mRNA表达普遍下调。KM曲线分析表明,TTC28表达水平较低与肺癌和卵巢癌患者的较差总体生存(OS)显著相关。TTC28基因可能是基因组完整性重要监管因子TP53的靶点。然而,TTC28基因的生物学功能及其在癌症中下调的机制仍需进一步研究。

该研究发现,TTC28不仅是HSPA8介导的CMA/微自噬的底物,还是CMA维持染色体稳定性的重要组成部分。通过与AURKB结合,TTC28调控有丝分裂和胞质分裂,其下调可能导致人类癌症中的基因组不稳定性增加。


原文链接:

https://doi.org/10.1073/pnas.2409447121

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