北理工課題組研究揭示SMURF1通過促進受損溶酶體自噬降解維持細胞穩態
發布日期：2024-10-11 供稿：生命學院 攝影：生命學院
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近日，北京理工大學生命學院董磊教授課題組在自噬領域頂級期刊《Autophagy》最新發表題為“SMURF1 mediates damaged lysosomal homeostasis by ubiquitinating PPP3CB to promote the activation of TFEB”的研究論文。
巨自噬/自噬是通過形成自噬體和自噬溶酶體（成熟自噬體與溶酶體融合形成）來降解細胞內受損的細胞器和/或錯誤折疊蛋白的重要的細胞循環過程，并參與各種生理和病理過程。自噬轉錄因子TFEB通過與溶酶體表達和調控（CLEAR）基序的靶基因結合，也在溶酶體穩態中發揮關鍵作用。先前的研究發現MTORC1（MTOR復合物1）、RRAG、TRIM16、LC3脂質化和 SMURF1在不同條件下參與TFEB的核轉運。一般來說，TFEB（S211）可以被在溶酶體表面的MTORC1激酶磷酸化，然后與YWHA（酪氨酸3-單氧酶/色氨酸5-單氧酶激活蛋白）/14-3-3結合，導致其在細胞質中滯留。且溶酶體受損會通過以ATG依賴的方式選擇性地損害 MTORC1介導的TFEB S211磷酸化減少，降低與YWHA/14-3-3的結合。另外，PPP3/calcineurin 是唯一受細胞內鈣調控的絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶。活化的PPP3/calcineurin會使細胞質中的TFEB去磷酸化，會導致其核轉位并激活自噬相關基因。然而，在溶酶體損傷情況下如何調節TFEB激活的聯動分子機制仍尚未清楚。
北京理工大學生命學院董磊教授團隊前期發現阻斷SMURF1（SMAD特異性E3泛素蛋白連接酶通過抑制TFEB的核轉運，從而阻礙對溶酶體損傷的自噬生成。半乳糖凝集素（galectins）識別內膜溶酶體的損傷信號，導致SMURF1和PPP3/calcineurin被招募到溶酶體上，形成了LGALS3- SMURF1-PPP3/calcineurin復合體，該復合體能夠穩定TFEB，從而去磷酸激活TFEB并進行溶酶體生成相關基因的表達。SMURF1作為一個連接環境壓力和自噬/自溶酶體聯動的核心蛋白，參與調控了TFEB的激活。
該課題組最新發表的研究論文進一步闡釋了鈣離子依賴磷酸酶PPP3/calcineurin在溶酶體穩態調控中復合物形成中的“橋梁”作用與SMURF1的協同機制。首先，PPP3CB作為橋梁，在溶酶體損傷后通過與LGALS3結合，招募SMURF1，形成LGALS3- SMURF1-PPP3/calcineurin復合體。其中，PPP3CB通過去磷酸化LGALS3的方式促進LGALS3開放構象的形成，增加NT（N端尾部結構域）和CRD（C端碳水化合物識別域）之間的解離。此外，SMURF1能夠泛素化修飾PPP3CB（蛋白磷酸酶3催化亞基β）促進受損溶酶體的自噬降解。在受到細胞內的鈣信號刺激時，PPP3CB的第146位賴氨酸處被招募的SMURF1泛素化。SMURF1對PPP3CB的K63泛素化增強了對TFEB的招募。另一方面，活化的PPP3CB和調節亞基PPP3R1直接與TFEB相互作用，促進TFEB的構象校正，進而激活TFEB靶向基因的轉錄（圖1）。
圖1 SMURF1參與溶酶體損傷后受損溶酶體清除過程的示意圖（圖源自于Autophagy）
這項研究揭示了PPP3CB及其泛素連接酶SMURF1對溶酶體損傷的細胞應激響應的關鍵機制，解析TFEB在溶酶體損傷情況下亞細胞定位的通路的分子機制在未來有利于SMURF1作為治療應激相關疾病的潛在藥物靶點的可行性。
原文鏈接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2024.2407709
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