Golgi Alpha1,2-Mannosidaza IA promovează degradarea eficientă a NKCC2 asociată reticulului endoplasmatic
Jul 21, 2023
Abstract
Mutațiile din rinichiul localizat apic Na-K-2Cl cotransporter NKCC2 cauzează sindromul Bartter de tip I, o afecțiune renală care pune viața în pericol. Am arătat anterior că transportul din ER reprezintă faza limitativă în călătoria lui NKCC2 la suprafața celulei. Cu toate acestea, se cunosc foarte puține despre componentele de control al calității ER specifice NKCC2 și mutanții săi care cauzează boli. Aici, raportăm identificarea Golgi alfa1, 2-manozidazei IA (ManIA) ca un nou partener de legare al formei imature a NKCC2. Interacțiunea ManIA cu NKCC2 are loc în principal la rețeaua cis-Golgi. Coexpresia ManIA a scăzut abundența totală a proteinei NKCC2, în timp ce knockdownul ManIA a produs efectul opus. Important, coexpresia ManIA a avut un efect mai profund asupra mutanților de pliere NKCC2. Testul de urmărire cu cicloheximidă a arătat că în celulele care supraexprimă ManIA, stabilitatea NKCC2 și maturarea sunt puternic împiedicate. Ștergerea regiunii citoplasmatice a ManIA a atenuat interacțiunea acesteia cu NKCC2 și a inhibat efectul acesteia asupra maturizării cotransportatorului. Reducerile induse de ManIA ale expresiei NKCC2 au fost compensate de inhibitorul proteazomului MG132. De asemenea, tratamentul cu kifunensine a redus foarte mult efectul ManIA, sugerând cu tărie că tăierea manozei este implicată în ERAD îmbunătățită a cotransportatorului. Mai mult, privarea ManIA de domeniul său catalitic a eliminat complet efectul său asupra NKCC2. În rezumat, datele noastre demonstrează prezența unei căi ERAD mediată de ManIA în celulele renale care promovează retenția și degradarea proteinelor NKCC2 pliate greșit. Ei sugerează un model prin care Golgi ManIA contribuie la ERAD a NKCC2, prin promovarea reținerii, reciclării și ERAD a proteinelor pliate greșit care scapă inițial de supravegherea controlului calității proteinelor în cadrul ER.
Cuvinte cheie
rinichi; NKCC2; controlul calității proteinelor; ERAD; Golgi; alfa1,2-manozidază IA; membrană; traficul de persoane; sindromul Bartter; hipertensiune
Faceți clic aici pentru a afla beneficiile Cistanche
Introducere
Bilanțul de sodiu și reglarea acestuia de către rinichi, prin reglarea volumului extracelular, este un determinant cheie al controlului pe termen lung al tensiunii arteriale (TA), așa cum este ilustrat de sindroamele monogenice rare care afectează manipularea sărurilor renale și modificând considerabil TA [1, 2]. Într-adevăr, deși mai mulți factori contribuie la patogeneza și menținerea creșterii tensiunii arteriale, se crede că mecanismele renale joacă un rol principal, așa cum a presupus inițial Guyton [1]. Limbul gros ascendent al ansei de Henle (TAL) a rinichiului este responsabil pentru reabsorbția a 20-30% din încărcătura filtrată de NaCl [3-5]. La nivel molecular, reabsorbția TAL Na-Cl este mediată de cotransportatorul luminal Na-K-2Cl NKCC2 [5]. În consecință, funcția de transport al NKCC2 are un impact considerabil asupra excreției urinare finale de sare, influențând ulterior echilibrul de sodiu din sânge pe termen lung [3,5]. În consecință, variațiile moștenite ale cotransportatorului și/sau ale regulatorilor săi afectează TA la om [3,6-8]. Într-adevăr, inactivarea NKCC2 cauzează sindromul Bartter de tip I (BS1), o boală renală care pune viața în pericol, care prezintă o tensiune arterială scăzută împreună cu anomalii electrolitice [9], în timp ce activitatea sporită a cotransportatorului a fost legată de o tensiune arterială ridicată [2,10– 13]. Mai mult, în mai multe modele animale de hipertensiune arterială sensibilă la sare [14,15], expresia proteinei NKCC2 este crescută și a contribuit la dezvoltarea hipertensiunii arteriale. Pe lângă rolul său în homeostazia BP, activitatea NKCC2 este, de asemenea, esențială pentru reglarea echilibrului apei [5,16]. În sprijinul acestei noțiuni, inactivarea NKCC2 la pacienții cu BS1 și BS5 determină dezvoltarea poliuriei severe [7,8,17]. Mai mult, capacitatea de concentrare urinară afectată a rinichilor îmbătrâniți este atribuită, cel puțin parțial, nivelului redus de proteină NKCC2 [18,19]. Merită subliniat faptul că în toate modelele animale de hipertensiune arterială și îmbătrânire, NKCC2 pare a fi reglat în principal prin mecanisme post-translaționale [5,16,19], subliniind deci necesitatea studierii factorilor care reglează biogeneza și traficul NKCC2. În ciuda acestui fapt, cunoștințele noastre despre mecanismele moleculare care stau la baza traficului intracelular de proteine NKCC2 de tip sălbatic și mutante în celulele de mamifere, în special reglarea acesteia prin interacțiunea proteină-proteină, au rămas foarte slabe. În plus, marea majoritate a rapoartelor anterioare s-au concentrat în principal pe reglarea post-Golgi a cotransportatorului, în special prin fosforilare [20–22], și, prin urmare, astăzi se cunosc foarte puține lucruri despre reglementarea transportatorilor la ER și pre-Golgi. nivel.
Pentru a funcționa corect, NKCC2 trebuie să fie țintit în mod corespunzător către suprafața celulei apicale și exprimat suficient pentru a permite celulelor TAL să se adapteze în mod corespunzător la provocările fiziologice sau patologice [3,23]. Ca toate proteinele transmembranare, pregătirea pentru traficul adecvat de NKCC2 către membrana celulară începe pe măsură ce proteina cotransportatoare este sintetizată în reticulul endoplasmatic (ER) și continuă pe măsură ce proteina tranzitează prin rețeaua Golgi [24,25]. De asemenea, similar cu aproape toate proteinele destinate membranei plasmatice, proteinele NKCC2 translocate în reticulul endoplasmatic (RE) sunt supuse controlului calității, astfel încât numai proteinele pliate sunt mutate prin calea secretorie [26,27]. Controlul plierii proteinelor în ER este adesea legat de N-glicozilare, o modificare post-translațională inițiată de legătura covalentă a unei oligozaharide specifice (Glc3Man9GlcNAc2) la o proteină în curs de dezvoltare [28,29]. Odată ce această oligozaharidă este transferată, urmează câteva etape succesive de maturare a proteinei de-a lungul căii secretorii [28,30]. După îndepărtarea a trei reziduuri de glucoză și începutul tăierii manozei în ER, ca parte a procesului de control al calității, proteinele pliate corect sunt transferate în aparatul Golgi pentru maturare [26,28]. N-glicanii cu un nivel ridicat de manoză sunt apoi tăiați în continuare de manozidaze specifice, cum ar fi 1,2-manozidaze Golgi din cis-Golgi [31,32]. Adăugarea de GlcNAc, galactoză, acid sialic și zaharuri fucoze generează N-glicani hibrizi și complecși în compartimentele mediale și trans-Golgi [33,34]. Ulterior, proteinele mature N-glicozilate sunt direcționate către destinația lor finală. Când procesul de pliere eșuează, reziduurile terminale de manoză din structura miezului glicanului sunt tăiate progresiv, iar proteinele defecte sunt translocate prin membrană pentru degradarea proteazomului citosol prin mecanisme cunoscute sub numele de ERAD (degradare asociată reticulului endoplasmatic [26,35]). Proteinele aberante rămase, care pot forma agregate sau nu pot fi detectate de către însoțitorii ERAD, sunt livrate la lizozomi pentru eliminare prin căi denumite colectiv ER-page [36,37]. Cu toate acestea, unele proteine pliate greșit pot încă scăpa de ER și pot avansa către Golgi, unde sunt supuse unui control al calității Golgi (GQC) și sunt direcționate către lizozom sau proteazom pentru degradare [38]. Atât variantele de tip sălbatic, cât și cele mutante ale proteinelor transmembranare sunt predispuse la controlul și degradarea calității ER. Proteina canalului de clorură CFTR (regulator de conductanță transmembranară a fibrozei chistice), caracterizată ca primul substrat ERAD cu membrană integrală pentru mamifere, este cel mai bun exemplu [39,40]. În condiții normale, până la 70% din CFTR de tip sălbatic este degradat de ERAD [39,40]. Și mai impresionant, ștergerea fenilalaninei 508 (∆F508), mutația CFTR responsabilă pentru fibroza chistică, reduce eficiența plierii, rezultând în aproape 99% din CFTR mutant degradat înainte de a ajunge la membrana plasmatică [39,40]. Similar cu CFTR și cu alte câteva proteine transmembranare, cum ar fi HERG [41], ROMK [42] și NCC [43], am arătat anterior că majoritatea proteinelor NKCC2 nou sintetizate au fost prinse în ER și destinate degradării, un proces. care implică în principal calea proteazomului [44–46]. ERAD începe cu detectarea unei proteine pliate greșit de către chaperonii moleculari [47]. Tipul de chaperone implicate în acest proces depinde în principal de poziția leziunii pliante a substratului care poate apărea fie în lumenul RE, membrana RE sau citoplasmă [27,47]. În consecință, trei căi ERAD diferite au fost propuse ca ERAD-L (ERAD de substraturi cu leziuni pliate greșit în lumenul ER), ERAD-M (membrană) și ERAD-C (citoplasmă) [27,47,48]. De exemplu, ERAD a CFTR în curs de dezvoltare implică atât chaperonele citoplasmatice, cât și ER luminale [49]. De asemenea, NCC, o altă proteină transmembranară, angajează mai multe chaperone citoplasmatice pentru ERAD [43,50]. Similar cu NCC electroneutru specific rinichilor înrudit, NKCC2 posedă 12 regiuni transmembranare, două domenii citoplasmatice mari și o buclă exofacială mare expusă la ER [5]. Deoarece NKCC2 conține domenii în ER și citoplasmă, este posibilă o interacțiune a cotransportatorului cu chaperonii moleculari ER de pe ambele părți sau pe ambele părți ale membranei ER. Mai mult, având în vedere că domeniul C-terminal al NKCC2 este regiunea citoplasmatică predominantă [5], este probabil să fie locul major al interacțiunii proteină-proteină și, prin urmare, să joace un rol primordial în biogeneza și traficul cotransportatorului. În acord cu această noțiune, am identificat anterior mai mulți parteneri obligatorii ai capătului C-terminal NKCC2 [46,51–53]. Printre acestea, am arătat că aldolaza B și SCAMP2 se leagă la capătul C-terminal NKCC2 la nivel post-Golgi și reglează redistribuția subcelulară a cotransportatorului [51,52]. Mai recent, am furnizat dovezi că STCH, Hsp70 și proteina-lectina OS9 interacționează cu forma imatură a NKCC2 în principal la ER pentru a-și regla degradarea asociată cu ER [46,53]. În acest raport, descriem o nouă interacțiune proteină-proteină între coada C-terminală a NKCC2 și Golgi 1,2-manozidaza IA (Golgi ManIA, numită și Man9-manosidază), o proteină omniprezentă care aparține familiei de manozidaze de clasa I -1,2 care include ER-manozidaza I (MAN1B1) și alte două Golgi 1,2-manozidaze, Golgi-manozidaze IB [MAN1A2] și Golgi-manozidaze IC [MAN1C1] [31,54–56]. În mod interesant, un număr tot mai mare de dovezi a indicat că -1,2-manozidazele nu sunt doar implicate în plierea și maturarea proteinelor, ci joacă, de asemenea, un rol esențial în degradarea proteinelor pliate greșit [57–60]. Aici, arătăm că ManIA interacționează cu forma imatură a NKCC2 în principal la rețeaua cis-Golgi și promovează degradarea acesteia de către calea proteazomului, dezvăluind, prin urmare, un punct de control suplimentar în supravegherea și îndepărtarea proteinelor NKCC2 pliate greșit. În consecință, aceste descoperiri pot deschide noi căi în studiul controlului calității ER și Golgi al proteinelor NKCC2 pentru a ajuta la dezvoltarea de noi strategii de prevenire și/sau tratare a tulburărilor renale legate de traficul și expresia aberantă a NKCC2.
Supliment Cistanche
Materiale și metode
1. Testul cu doi hibride de drojdie
Screeningul cu doi hibrizi de drojdie (Y2H) a fost efectuat așa cum s-a descris anterior în detaliu [51], folosind ca momeală regiunea proximală a capătului terminal C NKCC2 (reziduuri 661-1095). Pe scurt, AH109 care exprimă momeala a fost împerecheat cu tulpina de drojdie Y187 transformată cu o bibliotecă de ADNc de rinichi uman. Pentru selecția clonelor pozitive care codifică proteine care interacționează presupuse, celulele de drojdie împerecheate au fost mai întâi crescute pe plăci de selecție cu rigurozitate scăzută (−Leu, -Trp, -His) și apoi pe plăci de selecție cu strictețe mare (−Leu, -Trp, -His, -). Ade). Coloniile selectate au fost, de asemenea, testate pentru activitatea -galactozidazei, iar ADN-ul din clonele pozitive a fost izolat din celulele de drojdie folosind trusa de izolare a plasmidei de drojdie RPM (BIO 101 Systems). După salvarea plasmidelor pradă prin transformare în bacterii DH5 (Invitrogen) și izolare folosind un kit Qiagen, plasmidele ADNc au fost secvențiate și evaluate utilizând programul BLAST.
2. Construcția plasmidelor și mutageneza direcționată pe amplasament
Generarea WT Myc-NKCC2, Myc-NKCC2 neglicozilat ((N442Q/N452Q) și WT EGFP-NKCC2 a fost descrisă anterior [45,46,51]. Secvența de codificare ManIA de șoarece a fost subclonata în vectorul de expresie pcDNA3.1/V5 de la mamifer (Invitrogen, Paris, Franța) pentru a genera constructul WT ManIA-V5 Plasmida care cuprinde ManIA lipsită de coada sa C-terminală (ManIA-∆Cter) a fost generată prin amplificare din constructul de expresie WT MANIAV5 utilizând primer 50 CCGGAGCGATGAAGTTCGTGCTGCTGC 30 și primer invers 50 TTTCTCTTTGCCATCAATTTC 30. Construcția care conține ManIA lipsită de regiunea sa N-terminală (ManIA-∆Nter) a fost generată și din plasmida WT MANIA-V5 prin metoda de mutageneză direcționată pe situs QuikChange (Stratagene, Les Ulis, Franța) utilizând primerul direct 50 GAGGGCTTAGGAATGATCAAGG 3 0 și primer invers 50 ATTCCAAGCATGGGTCATCTACTCTTTGATCTTTGCCCTC 30. Toate mutațiile și trunchierele au fost confirmate prin secvențiere.
3. Cultura celulară
Celulele de rinichi opossum (celule OKP) au fost menținute în DMEM (Gibco 42430) suplimentat cu 10% ser fetal bovin (Eurobio, Les Ulis, Franța), penicilină (100 U/mL) și streptomicina (100 U/mL) la 37 ◦ C într-o atmosferă umidificată care conține 5% CO2. Celulele 293 de rinichi embrionar uman (HEK) au fost crescute în mediu DMEM completat cu 10% ser fetal bovin și 1% penicilină/streptomicina. Pentru transfecția ADN-ului plasmidic, celulele au fost crescute până la o confluență de 60-70% înainte de a fi transfectate tranzitoriu timp de 5 ore folosind kit-ul Lipofectamine plus conform instrucțiunilor producătorului (Invitrogen, Paris, Franța). Pentru experimentele de degradare a proteinelor, celulele au fost tratate cu MG132 (2 µM) sau clorochină (100 µM) cu 6 ore înainte de liza celulară, așa cum s-a descris anterior [53,61]. Kifunensina (Sigma k1140, Saint-Quentin-Fallavier, Franța) a fost utilizată la 25 pM cu 6 ore înainte de liza celulară.
4. Prepararea proteinelor, imunoblotting și imunoprecipitare
După transfecție, celulele au fost spălate cu PBS rece înainte de a fi solubilizate într-un tampon de liză care conține 120 mM Tris/Hepes, pH 7,4; 150 mM NaCI, 5 mM EDTA, 3 mM KCI; 1% (v/v) Triton X-100 și inhibitori de protează (Complete Roche 1697498, Meylan, Franța). Probele au fost apoi recoltate și centrifugate la 16,{{10}} rpm timp de 15 min la 4 ◦C. Pentru imunoprecipitare, celulele au fost solubilizate cu tampon de liză care conține 0,4 M NaCI; 1,5 mM MgCI2; 10 mM Hepes, pH 7,9; 5 procente (v/v) glicerol; 0,5% (v/v) Nonidet P-40) și inhibitori de protează (Complete, Roche Diagnostics). Imunoprecipitarea a fost efectuată utilizând anticorpi anti-V5 (Invitrogen) sau anti-ManIA (Sigma) și purificarea prin afinitate folosind perle de proteină G-agaroză (Dynabeads, Invitrogen, Paris, Franța). După incubare cu perle de proteină G-agaroză timp de 1 oră la temperatura camerei, imunocomplexul a fost spălat în PBS (Invitrogen). Probele de proteine au fost apoi fierte în tampon de încărcare, rulate pe un gradient de 7,5% sau 10%, sau 15% geluri de poliacrilamidă SDS și testate cu anticorpi primari de interes și anticorp secundar conjugat cu peroxidază de hrean. Proteinele au fost vizualizate prin detectarea îmbunătățită a chimioluminiscenței (Thermo Fisher Scientific, Les Ulis, Franța) conform instrucțiunilor producătorului.
5. Imunocitochimie
Douăzeci și patru-patruzeci și opt de ore după transfecție, celulele confluente au fost spălate cu PBS plus plus (pH 8, 1 mM MgCl2 și 0.1 mM CaCl2). Celulele au fost apoi fixate cu 2% paraformaldehidă în PBS timp de 20 minute la temperatura camerei înainte de a fi incubate cu 50 mM NH4Cl și permeabilizate cu 0,1% Triton X-100 timp de 1 minut. Pentru a bloca nicio legătură specifică de anticorpi, celulele au fost incubate cu DAKO (diluant de anticorpi cu componente reducătoare de fond) timp de 30 de minute. Celulele fixe au fost incubate timp de 1 oră la temperatura camerei cu anticorpul primar de interes. Anticorpii primari utilizați în acest studiu sunt următorii: șoarece anti-V5 (Invitrogen, Paris, Franța), șoarece anti-Myc (Takara, Clontech, Saint-Germain-en-Laye, Franța), șobolan anti-V5 (Abcam, Paris, Franța), iepure anti-Calnexin (Abcam), iepure anti-Giantin (Abcam), iepure anti-GM130 (Abcam), iepure anti-ManIA (Abcam), Anticorpii secundari utilizați sunt următorii: capră anti-iepure Alexa Fluor 555 (Invitrogen), capră anti-iepure Alexa Fluor 488 (Invitrogen), capră anti-iepure FITC (DakoCytomation, Trappes, Franța), capră antișoarece Texas red (Invitrogen), capră anti-șobolan Alexa Fluor 555 (Invitrogen), capră anti-șobolan Alexa Fluor 488 (Invitrogen), anti-șoarece conjugat Alexa Texas Red (Jackson ImmunoResearch, Ely, Marea Britanie), pui anti-șoarece Alexa Fluor 647 (Invitrogen). După incubarea cu anticorpi primari și secundari de interes, celulele au fost apoi spălate cu PBS și montate cu Vectashield.
Herba Cistanche
6. Teste cu cicloheximidă-Chase
Pentru a monitoriza stabilitatea și maturarea NKCC2, cicloheximidă a fost adăugată la o concentrație de 100 µM la celulele OKP sau HEK la 14-16 ore după transfecție cu plasmide NKCC2. Pentru perioada de urmărire, lizatele celulare au fost colectate la 0, 1, 2 și 4 ore după tratamentul cu cicloheximidă și analizate prin imunoblot.
7. siRNA Knockdown
SiRNA-urile ManIA au fost achiziționate de la Dharmacon ca pool-uri ON-TARGET plus SMART (L-012174-00-0005). Celulele HEK au fost mai întâi transfectate cu siRNA-uri ManIA de control sau specifice cu Lipofectamine RNAiMAX (Invitrogen) folosind specificațiile producătorului 0 așa cum a fost efectuat anterior [46,53]. La o zi după transfecția siARN, celulele au fost transfectate cu plasmide NKCC2. După 24-48 de ore, lizatele celulare au fost analizate pentru fiecare proteină folosind anticorpii indicați.
8. Analize Statistice
Datele sunt exprimate ca medie ± SE. Diferențele dintre medii au fost evaluate folosind teste t împerecheate sau nepereche sau ANOVA, după caz. p < 0.05 a fost considerat semnificativ statistic.
Discuţie
Acest studiu a fost realizat pentru a obține o perspectivă asupra mecanismelor moleculare care stau la baza reglării degradării asociate cu ER în timpul biogenezei NKCC2. Folosind analiza cu doi hibrizi a drojdiei și testele de co-imunoprecipitare, am identificat GolgiMannosidase IA ca un nou partener de legare a NKCC2. Asocierea implică doar forma imatură și glicozilată cu conținut ridicat de manoză a cotransportatorului și are loc în principal la rețeaua cis-Golgi. Am descoperit că knock-downul ManIA crește abundența proteinei NKCC2, în timp ce supraexprimarea acesteia are efectul opus. Co-expresia ManIA a afectat maturizarea NKCC2 prin promovarea reținerii sale, reciclării în ER și degradarea prin calea proteazomului. Important, mutanții de pliere NKCC2 sunt mai predispuși la calea ERAD mediată de ManIA. Aceste descoperiri pot ajuta la înțelegerea mai bună a modului în care anomaliile în traficul de proteine NKCC2 conduc la sindromul Bartter, care este esențial pentru elucidarea fiziopatologiei BS1 și pentru îmbunătățirea tratamentelor disponibile.
Acum este clar stabilit că tăierea manozei de clasa I 1,2-manozidazele este implicată în etapa de recunoaștere pentru ERAD a glicoproteinelor, deoarece acest proces este mult redus de inhibitorii lor 1-deoximannojirimicină și kifunensine [67, 70–73]. Inițial, s-a crezut, pe baza unor studii efectuate în principal pe drojdie, că acești compuși împiedică ERAD prin inhibarea ER 1,2-manozidaza I care scindează în primul rând manoza din ramura B mijlocie a Man9 pentru a forma Man8, un semnal de glican. a propus inițierea ERAD [70,74]. Cu toate acestea, în celulele de mamifere, această ipoteză nu este neapărat solidă, având în vedere că atât kifunensina, cât și 1-deoximannojirimicina inhibă și 1,2-manozidazele Golgi. Mai mult, au existat dovezi tot mai mari în celulele de mamifere care demonstrează că tăierea în continuare a trei până la patru resturi de manoză 12-legate, pentru a forma Man6GlcNAc2 (M6) sau Man5GlcNAc2 (M5), contribuie, de asemenea, la declanșarea degradarii glicoproteinelor pliate greșit. 32,75–77]. Cu toate acestea, nu a fost clar care 1,2-manozidaze sunt responsabile pentru această tăiere suplimentară. Un candidat este ER a 1,2-manozidaza I însăși, deoarece supraexpresia sa duce la creșterea tăierii manozei și la accelerarea ERAD [78–80]. Alți candidați posibili ar putea fi proteinele asemănătoare manozidazei (EDEM) care intensifică degradarea ER, deoarece s-a raportat că atât EDEM1, cât și EDEM3 stimulează tăierea manozei și accelerează glicoproteina ERAD atunci când este supraexprimată în celule [81,82]. Un alt posibil candidat ar putea fi Golgi manozidaza IA care reduce Man9 la Man6 și Man5 [31,54]. S-a demonstrat că această enzimă și alte două 1,2 manozidaze Golgi (IB și IC) îmbunătățesc degradarea și tăierea manozei unui substrat ERAD-L, NHK 1-antitripsină, atunci când sunt supraexprimate în celulele de cultură [57]. În studiul de față, am arătat dovezi ale unei interacțiuni specifice a ManIA cu NKCC2, o proteină transmembranară a rinichilor. Foarte important, am demonstrat că asocierea ManIA in vivo implică doar forma imatură a cotransportatorului. Cel mai important, am furnizat dovezi că legarea ManIA este implicată în reținerea și degradarea asociată cu ER a NKCC2.
Cistanche capsule
Am furnizat anterior dovezi că ERAD și exportul din ER constituie regulatorul semnificativ al maturării NKCC2 și al expresiei suprafeței celulare [8,44-46]. Într-adevăr, am demonstrat că majoritatea proteinelor NKCC2 nou sintetizate sunt direcționate către degradarea asociată ER care implică căile proteazomului și lizozomului [8,44–46,53]. Mai mult, am arătat că STCH și proteina lectina OS9 sunt implicate în aceste procese prin interacțiunea cu forma imatură a NKCC2, în principal la ER [46,53]. Similar cu OS9 și STCH, implicarea ManIA în ERAD a cotransportatorului a fost sugerată pentru prima dată în studiul actual prin teste de co-imunoprecipitare care dezvăluie că asocierea proteinelor implică doar forma imatură a NKCC2. De notat, ștergerea cozii citoplasmatice a ManIA a redus, dar nu a inhibat complet interacțiunea acesteia cu NKCC2, deschizând astfel posibilitatea unei interacțiuni a cotransportatorului cu alte regiuni ale proteinei ManIA. În plus, în ciuda interacțiunii ManIA numai cu forma de bază glicozilată și imatură a NKCC2, studiile noastre de imunocitochimie au arătat că ManIA nu se colocaliza cu NKCC2 la ER. În această privință, este de remarcat faptul că ManIA a fost raportată fie în Golgi, fie în ER [31,83–85]. Un alt studiu independent a raportat că manozidaza IA se poate afla și în veziculele de control al calității [58]. În consecință, deoarece distribuția celulară a ManIA poate depinde de tipul de celulă, am efectuat studiul nostru în două linii celulare renale diferite, celule OKP și HEK. Studiile de localizare efectuate în aceste celule au arătat în mod clar că ManIA este exprimată în aparatul Golgi în ambele linii celulare și au arătat că locul de interacțiune cu cotransportatorul este rețeaua cis-Golgi. De remarcat, având în vedere că N-glicanul glicoproteinelor la intrarea în aparatul Golgi este încă de tip manoză ridicată, este de imaginat că interacțiunea NKCC2 cu ManIA poate avea loc într-adevăr la rețeaua cis-Golgi. Folosind abordări siRNA și supraexpresie, am arătat că ManIA interacționează cu NKCC2 imatur pentru a promova degradarea asociată cu ER. Important, efectul ManIA asupra formei mature a NKCC2 a fost prevenit atunci când coada citoplasmatică a ManIA a fost ștearsă. Și mai impresionant, efectul ManIA asupra formelor imature și mature ale NKCC2 a fost complet abrogat atunci când enzima a fost privată de domeniul său catalitic. Mai mult, reglarea NKCC2 de către ManIA a fost prevenită și în prezența inhibitorului de proteazom MG132, dar nu și cu clorochina, un inhibitor al funcției lizozomale, ceea ce indică faptul că ManIA vizează forma imatură a cotransportatorului către calea ERAD dependentă de proteazom. Pentru a sprijini în continuare rolul ManIA în ERAD a NKCC2, am testat și efectul inhibitorului de tăiere a manozei kifunensine. Interesant, tratamentul cu kifunensină a inhibat efectul ManIA asupra NKCC2, indicând faptul că tăierea manozei este un proces important în degradarea NKCC2 asociată cu ER mediată de ManIA. Cu toate acestea, efectul ManIA nu a fost pe deplin prevenit de kifunensine, ceea ce implică că, cel puțin parțial, acțiunea ManIA asupra cotransportatorului nu este complet dependentă de N-glican. În sprijinul acestei noțiuni, mutațiile situsurilor de glicozilare NKCC2 nu au inhibat pe deplin efectul ManIA asupra cotransportatorului, confirmând, prin urmare, că, cel puțin în condițiile noastre experimentale, o parte a efectului ManIA poate fi independent de N-glican. În sprijinul acestei noțiuni, Ron și colab. a furnizat dovezi că, în condiții de stres ER, expresia îmbunătățită a EDEM1, o altă proteină alfa-manozidază, ocolește evenimentul de tăiere a manozei și furnizează glicoproteina direct în stadiile târzii ERAD [86]. Într-adevăr, ei au arătat clar că, la supraexprimarea EDEM1, degradarea glicoproteinei H2a nu a fost blocată de kifunensine [86]. Acest lucru este deosebit de interesant, deoarece contextul nostru experimental, adică supraexprimarea heterologă a proteinelor secretoare și membranare (NKCC2) provoacă stres ER [87–89] care poate explica, cel puțin parțial, persistența unui efect de ManIA, independent de tăierea manozei. , pe cotransportator in aceste conditii. Este de remarcat faptul că efectul ManIA rămas asupra proteinei NKCC2 neglicozilate a fost blocat complet de MG132, coroborând, prin urmare, ideea că ManIA promovează ERAD a NKCC2 într-o cale dependentă de proteazom.
Acumularea de polipeptide pliate greșit și predispuse la agregare este dăunătoare sănătății celulare [90-92]. Un număr mai mare (mai mult de 70) de boli umane rezultă din defecte în plierea proteinelor secretoare și membranare [91,92]. Pentru a preveni plierea greșită a proteinelor și pentru a menține homeostazia proteinelor în calea secretorie, celulele eucariote posedă mecanisme multiple de control al calității (QC) [26]. Acestea includ controlul calității ER (ERQC) prin calea degradării asociate reticulului endoplasmatic (ERAD) [36,48] și ER-page [93] Controlul calității Golgi (QCG) [38] și controlul calității membranei plasmatice (PM) [94] ]. Prin urmare, proteinele pliate greșit, în special proteinele transmembranare cu topologii complexe, cum ar fi NKCC2, sunt inspectate riguros prin puncte de control succesive de control al calității înainte de a ajunge la destinațiile lor finale [26,94]. Mai mult, căile QC pot coopera pentru a contracara eficient plierea greșită a unei singure proteine. De exemplu, deși majoritatea proteinelor transmembranare pliate greșit sunt degradate de ERAD, unele proteine aberante, în special în condiții de stres ER, pot scăpa de supravegherea ER pentru a fi împachetate în vezicule COPII pentru traficul anterograd către Golgi [95-97]. Dovezile obținute din mai multe studii susțin ideea că aparatul Golgi servește ca un punct de control QC [26,38] Într-adevăr, proteinele pliate greșit sau neasamblate care evadează ERAD și ER-page, ies din ER și devin substraturi GQC care sunt direcționate către vacuolă/ lizozom pentru degradare [26,38]. În acest sens, este foarte puțin probabil ca calea GQC țintită de lizozom/vacuol să fie mecanismul care stă la baza reglării NKCC2 indusă de ManIA, având în vedere că inhibitorul de lizozom clorochina nu a prevenit efectul ManIA asupra cotransportatorului. O altă posibilitate este că unele proteine pliate greșit care intră în Golgi pot fi vizate pentru degradarea proteazomală după livrarea înapoi la ER. Mai precis, GQC captează substraturile scăpate cel mai probabil în cis-Golgi și le ciclează înapoi la ER pentru ERAD de către proteazom. Acest lucru este de mare interes deoarece am demonstrat că ManIA se colocalizează cu NKCC2 în principal la rețeaua cis-Golgi. Mai mult, spre deosebire de clorochina, inhibitorul de proteazom MG132 a abolit efectul ManIA asupra NKCC2, sugerând, prin urmare, că GQC țintit de proteazom este foarte probabil să fie calea principală care guvernează reglarea NKCC2 de către ManIA. De remarcat, un studiu foarte recent în drojdie a propus că unele proteine pliate greșit care intră în Golgi pot fi direcționate direct pentru degradarea proteazomală, fără a fi transferate înapoi la ER, un mecanism numit EGAD [98]. Cu toate acestea, deși nu se poate exclude acest mecanism suplimentar, am arătat în mod clar că la co-exprimarea ManIA, NKCC2 este reținut în mare parte la ER. Prin urmare, datele noastre sugerează cu tărie ManIA promovează reținerea, reciclarea și ERAD dependentă de proteazom a proteinelor NKCC2 pliate greșit care scapă inițial de controlul calității ER.
Cistanche tubulosa
O explorare exhaustivă a mecanismelor care stau la baza mecanismului ERAD a oferit mai multe noi perspective asupra modului în care ERAD contribuie la sănătatea umană atât în timpul stărilor normale, cât și în timpul stărilor de boală [48,92]. Importanța controlului calității ER, în general, și a fenomenului ERAD, în special, a fost menționată într-un număr mare de patologii umane, numite boli conformaționale [48,92]. În ceea ce privește NKCC2, am documentat anterior că sindromul Bartter de tip 1 se numără printre bolile legate de calea ERAD [61]. Într-adevăr, deși căile celulare distincte pot explica pierderea funcției NKCC2 în boala BS1, datele noastre au arătat că degradarea proteinelor asociate cu ER este cel mai comun mecanism care stă la baza BS1 [61]. În consecință, identificarea proteinelor care se leagă în mod specific la formele imature ale WT NKCC2 și mutanții săi de pliere este importantă pentru a descifra mecanismele moleculare care stau la baza reglementării ERAD lor. În studiul de față, am furnizat dovezi că, pe lângă WT NKCC2, ManIA interacționează cu forma imatură a mutanților NKCC2 A508T și Y998X. Mai mult, am demonstrat că co-expresia ManIA are un efect mai profund asupra mutantului de pliere NKCC2 A508T în comparație cu WT NKCC2, sugerând cu tărie că ManIA poate avea un rol important în ERAD mutanților NKCC2 în timpul BS1. Acest lucru este de interes deosebit, deoarece am raportat anterior că A508T și Y998X sunt reținute la ER [45,61]. Având în vedere că experimentele noastre de imunolocalizare au dezvăluit că, independent de sistemul de expresie, ManIA este exprimată în rețeaua cis-Golgi, interacțiunea enzimei cu acești doi mutanți NKCC2 sugerează cu tărie că, deși majoritatea A508T și Y998X sunt în mare parte prinși în ER, există un transfer semnificativ al acestor doi mutanți din ER în cis-Golgi, unde pot fi capturați de ManIA pentru a fi livrați înapoi în ER. În acest sens, Hosokawa și colab. a arătat, de asemenea, că, deși majoritatea proteinelor NHK transfectate sunt reținute în ER, unele dintre ele au evitat controlul calității ER și au ajuns la cis-Golgi unde sunt tăiate de Golgi a 1,2-manozidaze pentru a fi țintite pentru ERAD [ 57]. Mai mult, mai multe studii recente au demonstrat că ERManI, care a fost prevăzut inițial să funcționeze în ER, a fost, de asemenea, localizat în complexul Golgi din celulele de mamifere, unde contribuie la un punct de control al calității bazat pe Golgi, care facilitează recuperarea substraturilor ERAD capturate înapoi. la ER [59,60,99]. De remarcat, având în vedere că, la fel ca NKCC2, ManIA este o proteină transmembranară, poate, de asemenea, interacționa tranzitoriu cu cotransportatorul din ER, permițând, prin urmare, enzimei să participe la generarea semnalului care vizează proteinele NKCC2 pliate greșit pentru ERAD, fie pe măsură ce tranzitează prin ER. sau în drumul lor spre Golgi.
În rezumat, am descoperit că Golgi ManIA interacționează cu forma imatură a NKCC2 la cis-Golgi pentru a-și promova retenția ER și pentru a-și accelera ERAD prin calea proteazomului. Din câte știm, acesta este primul studiu care descrie rolul semnificativ al mecanismului de control al calității Golgi în biogeneza NKCC2. Mai mult, acesta este și primul raport care oferă dovezi că, pe lângă proteinele luminale, ManIA poate fi, de asemenea, implicată în ERAD a proteinelor transmembranare. Datele noastre sugerează cu tărie că ManIA efectuează manevre într-un punct de control al calității localizat cis-Golgi pentru a servi ca sistem de rezervă pentru supravegherea ERAD în ER, oferind, prin urmare, o rețea suplimentară puternică pentru îndepărtarea adecvată a proteinelor NKCC2 nedorite pliate greșit, protejând, prin urmare, celulele din proteotoxicitatea cauzată de formarea agregatelor proteice, în special în timpul bolii sindromului Bartter. Fără îndoială, ManIA nu poate lucra izolat pentru a media ERAD-ul cotransportatorului. În mod corespunzător, se poate postula în mod plauzibil că ManIA funcționează în mod concertat, secvenţial sau simultan, cu alte proteine de legare a NKCC2 și componente ERAD, cum ar fi OS9 [46] și STCH [53] pentru a media controlul calității ER al cotransportatorului. În acest sens, propunem un model prin care, în condiții de stres ER: (1) OS9 este implicat în reținerea proteinelor NKCC2 pliate greșit la ER și ERAD a acestuia de către proteazom. (2) STCH joacă un rol crucial în ERAD a NKCC2 prin căile proteazomului și lizozomului. (3) Golgi ManIA contribuie la ERAD a NKCC2 prin captarea proteinelor NKCC2 pliate greșit care au scăpat de controlul calității ER și livrându-le înapoi în ER. Sunt necesare experimente suplimentare pentru a descoperi mecanismul precis din spatele acestui model. Caracterizarea și identificarea amănunțită a compoziției moleculare specifice a controalelor de calitate ER și Golgi ale NKCC2 și mutanții săi care cauzează boli pot oferi o bază pentru definirea de noi strategii terapeutice care vizează transportul cotransportatorului din rețelele ER și Golgi la suprafața celulei.
Referințe
1. Guyton, AC Controlul tensiunii arteriale-rol special al rinichilor și fluidelor corporale. Știință 1991, 252, 1813–1816. [CrossRef] [PubMed]
2. Lifton, RP; Gharavi, AG; Geller, DS Mecanismele moleculare ale hipertensiunii umane. Cell 2001, 104, 545–556. [CrossRef]
3. Castrop, H.; Schiessl, IM Fiziologia și fiziopatologia cotransportatorului renal de Na-K-2Cl (NKCC2). A.m. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F991–F1002. [CrossRef]
4. Greger, R.; Velazquez, H. Membrul ascendent gros cortical și tubul contort distal precoce în mecanismul de concentrare urinară. Rinichi Int. 1987, 31, 590–596. [CrossRef] [PubMed]
5. Gamba, G. Fiziologia moleculară și patofiziologia cotransportatorilor electroneutrali de cationi-clorură. Physiol. Rev. 2005, 85, 423–493. [CrossRef] [PubMed]
6. Ares, GR; Caceres, PS; Ortiz, PA Reglarea moleculară a NKCC2 în membrul ascendent gros. A.m. J. Physiol. Ren. Physiol. 2011, 301, F1143–F1159. [CrossRef] [PubMed]
7. Komhoff, M.; Laghmani, K. Fiziopatologia sindromului Bartter prenatal. Curr. Opinează. Nefrol. Hipertens. 2017, 26, 419–425. [CrossRef] [PubMed]
8. Laghmani, K.; Beck, BB; Yang, SS; Seaayfan, E.; Wenzel, A.; Reusch, B.; Vitzthum, H.; Priem, D.; Demaretz, S.; Bergmann, K.; et al. Polihidramnios, sindromul Bartter prenatal tranzitoriu și mutațiile MAGED2. N. Engl. J. Med. 2016, 374, 1853–1863. [CrossRef]
9. Simon, DB; Lifton, RP Baza moleculară a alcalozei hipokaliemice moștenite: sindroamele Bartter și Gitelman. A.m. J. Physiol. 1996, 271, F961–F966. [CrossRef]
10. Aviv, A.; Hollenberg, NK; Weder, A. Excreția urinară de potasiu și sensibilitatea la sodiu la negri. Hipertensiune arterială 2004, 43, 707–713. [CrossRef]
11. Hoorn, EJ; Walsh, SB; McCormick, JA; Furstenberg, A.; Yang, CL; Roeschel, T.; Paliege, A.; Howie, AJ; Conley, J.; Bachmann, S.; et al. Inhibitorul de calcineurină tacrolimus activează cotransportatorul renal de clorură de sodiu pentru a provoca hipertensiune arterială. Nat. Med. 2011, 17, 1304–1309. [CrossRef] [PubMed]
12. Borschewski, A.; Himmerkus, N.; Boldt, C.; Blankenstein, KI; McCormick, JA; Lazelle, R.; Willnow, TE; Jankowski, V.; Plain, A.; Bleich, M.; et al. Calcineurina și receptorul legat de sortare cu repetări de tip A interacționează pentru a regla cotransportatorul renal Na( plus )-K( plus )-2Cl(-). J. Am. Soc. Nefrol. 2016, 27, 107–119. [CrossRef]
13. Trudu, M.; Janas, S.; Lanzani, C.; Debaix, H.; Schaeffer, C.; Ikehata, M.; Citterio, L.; Demaretz, S.; Trevisani, F.; Ristagno, G.; et al. Variantele obișnuite ale genei UMOD necodante induc hipertensiune arterială sensibilă la sare și leziuni renale prin creșterea expresiei uromodulinei. Nat. Med. 2013, 19, 1655–1660. [CrossRef]
14. Alvarez-Guerra, M.; Garay, RP Cotransportator renal Na-K-Cl NKCC2 la șobolani Dahl sensibili la sare. J. Hipertens. 2002, 20, 721–727. [CrossRef]
15. Capasso, G.; Rizzo, M.; Evangelista, C.; Ferrari, P.; Geelen, G.; Lang, F.; Bianchi, G. Expresia alterată a membranei plasmatice apicale renale Na plus transportatori în faza incipientă a hipertensiunii genetice. A.m. J. Physiol. Ren. Physiol. 2005, 288, F1173–F1182. [CrossRef]
16. Fenton, RA; Modelele Knepper, MA Mouse și mecanismul de concentrare urinară în noul mileniu. Physiol. Rev. 2007, 87, 1083–1112. [CrossRef] [PubMed]
17. Komhoff, M.; Laghmani, K. MAGED2: O formă nouă de sindrom Bartter prenatal. Curr. Opinează. Nefrol. Hipertens. 2018, 27, 323–328. [CrossRef]
18. Sands, JM Concentrarea și diluția urinară în rinichiul îmbătrânit. Semin. Nefrol. 2009, 29, 579–586. [CrossRef]
19. Tian, Y.; Riazi, S.; Khan, O.; Klein, JD; Sugimura, Y.; Verbalis, JG; Ecelbarger, subunitatea CA Renal ENaC, abundențe de cotransportatori Na-K-2Cl și Na-Cl la șobolanii în vârstă, F344 x Brown Norway, fără apă. Rinichi Int. 2006, 69, 304–312. [CrossRef] [PubMed]
20. Schiessl, IM; Castrop, H. Reglarea îmbinării și fosforilării NKCC2. Curr. Opinează. Nefrol. Hipertens. 2015, 24, 457–462. [CrossRef] [PubMed]
21. Davies, M.; Fraser, SA; Galic, S.; Choy, SW; Katerelos, M.; Gleich, K.; Kemp, BE; Mount, PF; Putere, DA Mecanisme noi ale Na plus retenția în obezitate: fosforilarea NKCC2 și reglarea SPAK/OSR1 de către AMPK. A.m. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F96–F106. [CrossRef]
22. Gamba, G. Reglarea activității NKCC2 prin izoformele trunchiate SPAK. A.m. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 306, F49–F50. [CrossRef] [PubMed]
23. Edwards, A.; Castrop, H.; Laghmani, K.; Vallon, V.; Layton, AT Efectele reglării izoformei NKCC2 asupra transportului de NaCl în membrele ascendente groase și macula densă: un studiu de modelare. A.m. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F137–F146. [CrossRef]
24. Vitale, A.; Denecke, J. Gateway reticulului endoplasmatic al căii secretorii. Plantă. Cell 1999, 11, 615–628. [PubMed]
25. Caplan, MJ Polaritatea membranei în celulele epiteliale: sortarea proteinelor și stabilirea domeniilor polarizate. A.m. J. Physiol. 1997, 272, F425–F429. [CrossRef]
26. Soare, Z.; Brodsky, JL Controlul calității proteinelor în calea secretorie. J. Cell Biol 2019, 218, 3171–3187. [CrossRef] [PubMed]
27. Ruggiano, A.; Foresti, O.; Carvalho, P. Controlul calității: degradarea asociată ER: Controlul calității proteinelor și nu numai. J. Cell Biol. 2014, 204, 869–879. [CrossRef] [PubMed]
28. Ruddock, LW; Molinari, M. Procesarea N-glicanilor în controlul calității ER. J. Cell Sci. 2006, 119, 4373–4380. [CrossRef]
29. Molinari, M. Structura N-glicanului dictează extinderea plierii proteinelor sau debutul eliminării. Nat. Chim. Biol. 2007, 3, 313–320. [CrossRef]
30. Hebert, DN; Garman, SC; Molinari, M. Codul glican al reticulului endoplasmatic: carbohidrați legați de asparagină ca maturare a proteinelor și etichete de control al calității. Trends Cell Biol. 2005, 15, 364–370. [CrossRef]
31. Igdoura, SA; Herscovics, A.; Lal, A.; Moremen, KW; Morales, CR; Hermo, L. Alfa-manozidazele implicate în procesarea N-glicanului prezintă specificitate celulară și subcompartimentare distinctă în aparatul Golgi al celulelor din testicul și epididim. EURO. J. Cell Biol. 1999, 78, 441–452. [CrossRef]
32. Lederkremer, GZ; Glickman, MH O fereastră de oportunitate: sincronizarea degradării proteinelor prin tăierea zaharurilor și ubiquitinelor. Trends Biochim. Sci. 2005, 30, 297–303. [CrossRef] [PubMed]
33. Stanley, P.; Taniguchi, N.; Aebi, M. N-Glycans. În Essentials of Glycobiology, 3rd.; Varki, A., Cummings, RD, Esko, JD, Stanley, P., Hart, GW, Aebi, M., Darvill, AG și colab., Eds.; Cold Spring Harbor: New York, NY, SUA, 2015; pp. 99–111.
34. Barlowe, CK; Miller, EA Biogeneza proteinelor secretoare și traficul în calea secretorie timpurie. Genetica 2013, 193, 383–410. [CrossRef]
35. Wu, X.; Rapoport, TA Perspective mecaniciste asupra degradarii proteinelor asociate cu ER. Curr. Opinează. Cell Biol. 2018, 53, 22–28. [CrossRef]
36. Soare, Z.; Brodsky, JL Calea de degradare a unei proteine model pliate greșit este determinată de tendința de agregare. Mol. Celula Biol. 2018, 29, 1422–1434. [CrossRef]
37. Fresno, I.; Molinari, M. Clearance-ul proteazomal și lizozomal al proteinelor secretoare defecte: căile de degradare asociată ER (ERAD) și degradare asociată ER la lizozom (ERLAD). Crit. Rev. Biochim. Mol. Biol. 2019, 54, 153–163. [CrossRef] [PubMed]
38. Briant, K.; Johnson, N.; Swanton, E. Sistemele de control al calității domeniului transmembranar operează la reticulul endoplasmatic și la aparatul Golgi. PLoS ONE 2017, 12, e0173924. [CrossRef] [PubMed]
39. Jensen, TJ; Loo, MA; Pind, S.; Williams, DB; Goldberg, AL; Riordan, JR Sistemele proteolitice multiple, inclusiv proteazomul, contribuie la procesarea CFTR. Cell 1995, 83, 129–135. [CrossRef]
40. Ward, CL; Omura, S.; Kopito, RR Degradarea CFTR prin calea ubiquitină-proteazom. Cell 1995, 83, 121–127. [CrossRef]
41. Gong, Q.; Keeney, DR; Molinari, M.; Zhou, Z. Degradarea canalelor mutante de tip II a sindromului QT lung defect de trafic de către calea ubiquitin-proteazom. J. Biol. Chim. 2005, 280, 19419–19425. [CrossRef]
42. O'Donnell, BM; Mackie, TD; Subramanya, AR; Brodsky, JL Degradarea asociată reticulului endoplasmatic a canalului renal de potasiu, ROMK, duce la sindromul Bartter de tip II. J. Biol. Chim. 2017, 292, 12813–12827. [CrossRef] [PubMed]
43. Needham, PG; Mikoluk, K.; Dhakarwal, P.; Khadem, S.; Snyder, AC; Subramanya, AR; Brodsky, JL Cotransportatorul NaCl sensibil la tiazide este vizat pentru degradarea asociată reticulului endoplasmatic dependent de chaperonă. J. Biol. Chim. 2011, 286, 43611–43621. [CrossRef] [PubMed]
44. Zaarour, N.; Demaretz, S.; Defontaine, N.; Zhu, Y.; Laghmani, K. Motive multiple de tip di-leucină conservate evolutiv la capătul carboxil-terminal controlează traficul anterograd al NKCC2. J. Biol. Chim. 2012, 287, 42642–42653. [CrossRef]
45. Zaarour, N.; Demaretz, S.; Defontaine, N.; Mordasini, D.; Laghmani, K. Un motiv foarte conservat la capătul COOH dictează ieșirea reticulului endoplasmatic și expresia suprafeței celulare a NKCC2. J. Biol. Chim. 2009, 284, 21752–21764. [CrossRef] [PubMed]
46. Seaayfan, E.; Defontaine, N.; Demaretz, S.; Zaarour, N.; Laghmani, K. Proteina OS9 interacționează cu co-transportatorul Na-K-2Cl (NKCC2) și vizează forma sa imatură pentru calea de degradare asociată reticulului endoplasmatic. J. Biol. Chim. 2016, 291, 4487–4502. [CrossRef]
47. Brodsky, JL Rolurile protectoare și distructive jucate de chaperonele moleculare în timpul ERAD (degradare asociată reticulului endoplasmatic). Biochim. J. 2007, 404, 353–363. [CrossRef]
48. Guerriero, CJ; Brodsky, JL Echilibrul delicat dintre plierea proteinelor secretate și degradarea asociată reticulului endoplasmatic în fiziologia umană. Physiol. Rev. 2012, 92, 537–576. [CrossRef]
49. Ahner, A.; Gong, X.; Frizzell, RA Degradarea regulatorului de conductanță transmembranară a fibrozei chistice: interacțiunea între căile de ubiquitilare și SUMOilare. FEBS J. 2013, 280, 4430–4438. [CrossRef]
50. Donnelly, BF; Needham, PG; Snyder, AC; Roy, A.; Khadem, S.; Brodsky, JL; Complexele multichaperone Subramanya, AR Hsp70 și Hsp90 reglează secvenţial degradarea și biogeneza asociată reticulului endoplasmatic cotransportator tiazidic. J. Biol. Chim. 2013, 288, 13124–13135. [CrossRef]
51. Benziane, B.; Demaretz, S.; Defontaine, N.; Zaarour, N.; Cheval, L.; Bourgeois, S.; Klein, C.; Froissart, M.; Blanchard, A.; Paillard, M.; et al. Expresia suprafeței NKCC2 în celulele de mamifere: Reglare în jos prin interacțiune nouă cu aldolaza BJ Biol. Chim. 2007, 282, 33817–33830. [CrossRef]
52. Zaarour, N.; Defontaine, N.; Demaretz, S.; Azroyan, A.; Cheval, L.; Laghmani, K. Proteina membranei transportoare secretoare 2 reglează inserția exocitară a NKCC2 în membrana celulară. J. Biol. Chim. 2011, 286, 9489–9502. [CrossRef]
53. Bakhos-Douaihy, D.; Seaayfan, E.; Demaretz, S.; Komhoff, M.; Laghmani, K. Efectele diferențiale ale STCH și Hsp70 indusă de stres asupra stabilității și maturizării NKCC2. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 2207. [CrossRef]
54. Herscovics, A.; Schneikert, J.; Athanassiadis, A.; Moremen, KW Izolarea unui ADNc de manozidază Golgi de șoarece, un membru al unei familii de gene conservate de la drojdie la mamifere. J. Biol. Chim. 1994, 269, 9864–9871. [CrossRef]
55. Tempel, W.; Karaveg, K.; Liu, ZJ; Rose, J.; Wang, BC; Moremen, KW Structura alfa-manozidazei Golgi IA de șoarece dezvăluie baza moleculară pentru specificitatea substratului în rândul alfa1,2-manozidazelor de clasa 1 (familia 47 de glicozilhidrolaze). J. Biol. Chim. 2004, 279, 29774–29786. [CrossRef]
56. Tulsiani, DR; Touster, O. Purificarea și caracterizarea manozidazei IA din membranele Golgi ale ficatului de șobolan. J. Biol. Chim. 1988, 263, 5408–5417. [CrossRef]
57. Hosokawa, N.; Tu, Z.; Tremblay, LO; Nagata, K.; Herscovics, A. Stimularea ERAD de alfa1- antitripsină Hong Kong nulă pliată greșit de către alfa1,2-manozidaze Golgi. Biochim. Biophys. Res. comun. 2007, 362, 626–632. [CrossRef] [PubMed]
58. Ogen-Shtern, N.; Avezov, E.; Shenkman, M.; Benyair, R.; Lederkremer, GZ Mannosidase IA este în vezicule de control al calității și participă la direcționarea glicoproteinei către ERAD. J. Mol. Biol. 2016, 428, 3194–3205. [CrossRef]
59. Iannotti, MJ; Figard, L.; Sokac, AM; Sifers, RN A Manozidaza localizată în Golgi (MAN1B1) joacă un rol de gatekeeper non-enzimatic în controlul calității biosintetice a proteinelor. J. Biol. Chim. 2014, 289, 11844–11858. [CrossRef] [PubMed]
60. Pan, S.; Cheng, X.; Sifers, alfa-1, 2-manozidaza reticulului endoplasmatic situat în Golgi, contribuie la recuperarea substraturilor ERAD prin interacțiunea directă cu gamma-COP. Mol. Biol. Cell 2013, 24, 1111–1121. [CrossRef] [PubMed]
61. Shaukat, I.; Bakhos-Douaihy, D.; Zhu, Y.; Seaayfan, E.; Demaretz, S.; Frachon, N.; Weber, S.; Komhoff, M.; Vargas-Poussou, R.; Laghmani, K. Noi perspective asupra rolului degradării asociate reticulului endoplasmatic în sindromul Bartter de tip 1. Hum. Mutat. 2021, 42, 947–968. [CrossRef]
62. Fujita, E.; Kouroku, Y.; Isoai, A.; Kumagai, H.; Misutani, A.; Matsuda, C.; Hayashi, YK; Momoi, T. Două sisteme de degradare asociată reticulului endoplasmatic (ERAD) pentru noua variantă a disferlinei mutante: Ubiquitin/proteazom ERAD(I) și autofagie/lizozom ERAD(II). Zumzet. Mol. Genet. 2007, 16, 618–629. [CrossRef]
63. Bernasconi, R.; Molinari, M. Tuning ERAD și ERAD: Eliminarea încărcăturii și a regulatorilor ERAD din ER de mamifere. Curr. Opinează. Celulă. Biol. 2011, 23, 176–183. [CrossRef]
64. Arvan, P.; Zhao, X.; Ramos-Castaneda, J.; Chang, A. Controlul calității căii secretoare care operează în Golgi, plasmalemă și sisteme endozomale. Trafic 2002, 3, 771–780. [CrossRef]
65. Stolz, A.; Wolf, DH Degradarea proteinei asociată reticulului endoplasmatic: o călătorie asistată de însoțitor către iad. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1803, 694–705. [CrossRef] [PubMed]
66. Wang, F.; Song, W.; Brancati, G.; Segatori, L. Inhibarea degradării asociate reticulului endoplasmatic salvează plierea nativă în bolile de pliere greșită a proteinelor cu pierderea funcției. J. Biol. Chim. 2011, 286, 43454–43464. [CrossRef] [PubMed]
67. Tokunaga, F.; Brostrom, C.; Koide, T.; Arvan, P. Degradarea asociată reticulului endoplasmatic (ER) a glicoproteinelor N-legate greșit este suprimată la inhibarea manozidazei ER IJ Biol. Chim. 2000, 275, 40757–40764. [CrossRef] [PubMed]
68. Groisman, B.; Shenkman, M.; Ron, E.; Lederkremer, GZ Tăierea manozei este necesară pentru livrarea unei glicoproteine de la EDEM1 la XTP3-B și etapele tardive de degradare asociate reticulului endoplasmatic. J. Biol. Chim. 2011, 286, 1292–1300. [CrossRef] [PubMed]
69. Vargas-Poussou, R.; Feldmann, D.; Vollmer, M.; Konrad, M.; Kelly, L.; van den Heuvel, LP; Tebourbi, L.; Brandis, M.; Karolyi, L.; Hebert, SC; et al. Variante moleculare noi ale genei cotransportatoare Na-K-2Cl sunt responsabile pentru sindromul Bartter prenatal. A.m. J. Hum. Genet. 1998, 62, 1332–1340. [CrossRef] [PubMed]
70. Helenius, A.; Aebi, M. Rolurile glicanilor N-legați în reticulul endoplasmatic. Annu. Rev. Biochim. 2004, 73, 1019–1049. [CrossRef]
71. Spiro, RG Rolul oligozaharidelor de polimanoză N-legate în direcționarea glicoproteinelor pentru degradarea asociată reticulului endoplasmatic. Cell Mol. Life Sci. 2004, 61, 1025–1041. [CrossRef]
72. Marcus, NY; Perlmutter, inhibitorii DH Glucozidazei și manozidazei mediază secreția crescută de alfa1 antitripsină mutantă ZJ Biol. Chim. 2000, 275, 1987–1992. [CrossRef]
73. Liu, Y.; Choudhury, P.; Cabral, CM; Sifers, RN Eliminarea intracelulară a alfa1-antitripsinei umane incomplet pliată implică eliberarea din calnexină și tăierea post-translațională a oligozaharidelor legate de asparagină. J. Biol. Chim. 1997, 272, 7946–7951. [CrossRef] [PubMed]
74. Cabral, CM; Liu, Y.; Sifers, RN Disecare controlul calității glicoproteinei în calea secretorie. Trends Biochim. Sci. 2001, 26, 619–624. [CrossRef]
75. Ermonval, M.; Kitzmuller, C.; Mir, AM; Cacan, R.; Ivessa, structura NE N-glican a unei variante de scurtă durată a riboforinei I exprimată în linia celulară defectă de glicozilare MadIA214 dezvăluie rolul unei manozidaze care nu este ER manozidaza I în procesul de degradare a glicoproteinei. Glycobiology 2001, 11, 565–576. [CrossRef] [PubMed]
76. Foulquier, F.; Plapumă, S.; Klein, A.; Mir, AM; Chirat, F.; Cacan, R. Degradarea asociată reticulului endoplasmatic a glicoproteinelor purtătoare de specii Man5GlcNAc2 și Man9GlcNAc2 în linia celulară MI8-5 CHO. EURO. J. Biochim. 2004, 271, 398–404. [CrossRef]
77. Avezov, E.; Frenkel, Z.; Ehrlich, M.; Herscovics, A.; Lederkremer, GZ Manozidaza reticulului endoplasmatic (ER) Sunt compartimentată și necesară pentru tăierea N-glicanului la Man5-6GlcNAc2 în degradarea asociată ER glicoproteinei. Mol. Biol. Cell 2008, 19, 216–225. [CrossRef]
78. Hosokawa, N.; Tremblay, LO; Tu, Z.; Herscovics, A.; Wada, I.; Nagata, K. Îmbunătățirea degradării reticulului endoplasmatic (ER) a alfa1-antitripsinei Null Hong Kong greșit de către manozidaza ER umană IJ Biol. Chim. 2003, 278, 26287–26294. [CrossRef]
79. Sifers, RN Biologie celulară. Degradarea proteinelor s-a deblocat. Science 2003, 299, 1330–1331. [CrossRef]
80. Wu, Y.; Swulius, MT; Moremen, KW; Sifers, RN Elucidarea logicii moleculare prin care alfa 1-antitripsina pliată greșit este selectată de preferință pentru degradare. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 2003, 100, 8229–8234. [CrossRef] [PubMed]
81. Hirao, K.; Natsuka, Y.; Tamura, T.; Wada, I.; Morito, D.; Natsuka, S.; Romero, P.; Sleno, B.; Tremblay, LO; Herscovics, A.; et al. EDEM3, un omolog EDEM solubil, îmbunătățește degradarea glicoproteinei asociată reticulului endoplasmatic și tăierea manozei. J. Biol. Chim. 2006, 281, 9650–9658. [CrossRef]
82. Olivari, S.; Cali, T.; Salo, KE; Paganetti, P.; Ruddock, LW; Molinari, M. EDEM1 reglează degradarea asociată ER prin accelerarea demanozilării polipeptidelor cu defecte de pliere și prin inhibarea agregării lor covalente. Biochim. Biophys. Res. comun. 2006, 349, 1278–1284. [CrossRef] [PubMed]
83. Bieberich, E.; Bause, E. Man9-manosidaza din rinichiul uman este exprimată în celulele COS ca o N-glicoproteină transmembranară de tip II rezidentă în Golgi. EURO. J. Biochim. 1995, 233, 644–649. [CrossRef] [PubMed]
84. Velasco, A.; Hendricks, L.; Moremen, KW; Tulsiani, DR; Touster, O.; Farquhar, MG Variații dependente de tipul celulei în distribuția subcelulară a alfa-manozidazei I și II. J. Cell Biol. 1993, 122, 39–51. [CrossRef] [PubMed]
85. Bieberich, E.; Treml, K.; Volker, C.; Rolfs, A.; Kalz-Fuller, B.; Bause, E. Man9-manosidaza din ficatul de porc este o proteină membranară de tip II care se află în reticulul endoplasmatic. Donarea cADN și exprimarea enzimei în celulele COS 1. EURO. J. Biochim. 1997, 246, 681–689. [CrossRef]
86. Ron, E.; Shenkman, M.; Groisman, B.; Izenshtein, Y.; Leitman, J.; Lederkremer, GZ Bypass-ul livrării glicoproteinei dependente de glican către ERAD prin EDEM1 reglat în sus. Mol. Biol. Cell 2011, 22, 3945–3954. [CrossRef]
87. Casagrande, R.; Stern, P.; Diehn, M.; Shamu, C.; Osario, M.; Zuniga, M.; Brown, PO; Ploegh, H. Degradarea proteinelor din ER a S. cerevisiae necesită o cale de răspuns intactă a proteinelor desfășurate. Mol. Cell 2000, 5, 729–735. [CrossRef]
88. Schroder, M.; Kaufman, RJ ER Stresul și răspunsul proteic desfășurat. Mutat. Res. 2005, 569, 29–63. [CrossRef]
89. Liang, CJ; Chang, YC; Chang, HC; Wang, CK; Hung, YC; Lin, YE; Chan, CC; Chen, CH; Chang, HY; Sang, TK Derlin-1 reglează patogeneza mutantă legată de VCP și apoptoza indusă de stresul reticulului endoplasmatic. PLoS Genet. 2014, 10, e1004675. [CrossRef] [PubMed]
90. Houck, SA; Singh, S.; Cyr, DM Răspunsuri celulare la proteinele pliate greșit și la agregatele proteice. Metode Mol. Biol. 2012, 832, 455–461. [CrossRef] [PubMed]
91. Chaudhuri, TK; Paul, S. Boli de pliere greșită a proteinelor și abordări terapeutice bazate pe însoțitori. FEBS J. 2006, 273, 1331–1349. [CrossRef]
92. Yadav, K.; Yadav, A.; Vashistha, P.; Pandey, VP; Dwivedi, Boli de pliere greșită a proteinelor ONU și abordări terapeutice. Curr. Proteină. Pept. Sci. 2019, 20, 1226–1245. [CrossRef]
93. Fresno, I.; Molinari, M. Turnover-ul reticulului endoplasmatic: ER-page și alte arome în clearance-ul ER selectiv și neselectiv. F1000Res 2018, 7, 454. [CrossRef]
94. Okiyoneda, T.; Apaja, PM; Lukacs, GL Controlul calității proteinelor la nivelul membranei plasmatice. Curr. Opinează. Cell Biol. 2011, 23, 483–491. [CrossRef]
95. Caldwell, SR; Hill, KJ; Cooper, AA Degradarea substraturilor de control al calității reticulului endoplasmatic (ER) necesită transport între ER și Golgi. J. Biol. Chim. 2001, 276, 23296–23303. [CrossRef] [PubMed]
96. Taxiuri, C.; Vogel, F.; Wolf, DH Traficul ER-Golgi este o condiție prealabilă pentru degradarea eficientă a ER. Mol. Biol. Cell 2002, 13, 1806–1818. [CrossRef] [PubMed]
97. Vashist, S.; Ng, DT Proteinele pliate greșit sunt sortate printr-un mecanism secvenţial de control al calităţii ER. J. Cell Biol. 2004, 165, 41–52. [CrossRef] [PubMed]
98. Schmidt, O.; Weyer, Y.; Baumann, V.; Widerin, MA; Eising, S.; Angelova, M.; Schleiffer, A.; Kremser, L.; Lindner, H.; Peter, M.; et al. Degradarea endozomului și asociată cu Golgi (EGAD) a proteinelor membranei reglează metabolismul sfingolipidelor. EMBO J. 2019, 38, e101433. [CrossRef]
99. Pan, S.; Wang, S.; Utama, B.; Huang, L.; Blok, N.; Estes, MK; Moremen, KW; Sifers, RN Localizarea Golgi a ERManI definește separarea spațială a sistemului de control al calității glicoproteinei de mamifere. Mol. Biol. Cell 2011, 22, 2810–2822. [CrossRef]
Sylvie Demaretz 1,2, Elie Seaayfan 1,2,† , Dalal Bakhos-Douaihy 1,2, Nadia Frachon 1,2, Martin Kömhoff 3 și Kamel Laghmani 1,2,
1 Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbona Université, Inserm, Université de Paris, F-75006 Paris, Franța; sylvie.demaretz@sorbonne-universite.fr (SD); elie.seaayfan@uni-marburg.de (ES); dalal.bakhos_aldouaihy@sorbonne-universite.fr (DB-D.); nadia.frachon@sorbone-universite.fr (NF)
2 CNRS, ERL8228, F-75006 Paris, Franța
3 Divizia de Nefrologie Pediatrică și Transplant, Spitalul Universitar de Copii, Universitatea Philipps, 35043 Marburg, Germania; Martin.Koemhoff@uk-gm.de
