ESCRT-III作用于MLKL下游调控细胞程序性坏死

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Cell:ESCRT-III作用于MLKL下游调控细胞程序性坏死
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程序性坏死(necroptosis)是一种可调控的坏死,然而经历程序性坏死的细胞并不总是面向死亡。

来自美国圣犹达儿童研究医院的研究团队发现,在细胞程序性坏死的过程中由MLKL活性引起的膜损伤可被ESCRT-III修复,保留细胞质膜的完整性,使具有MLKL活性的细胞可以在ESCRT的参与下维持生存。

相关结果发表于《Cell》。

RIPK3(相互作用激酶-3)激活MLKL(混合谱系激酶样)导致质膜(PM)的破坏,引起细胞程序性坏死。

RIPK3本身通过寡聚化激活,可以通过单独添加二聚体快速激活RIPK3。

ESCRT蛋白包括亚群(ESCRT-I,-II和-III),其在多泡体形成、质膜断裂、细胞因子中的核膜组装等中起作用。

1. 程序性坏死细胞在质膜完整性丧失之前暴露磷脂酰丝氨酸(PS)
PS通过脂质转位酶的作用定位于健康细胞质膜的内叶。

向培养的NIH 3T3细胞添加二聚体(B / B),发现细胞在摄取Sytox Green或碘化丙啶(PI)之前迅速变为膜联蛋白V (AnnV)阳性(在质膜上形成的小(〜0.5mm)的AnnV+气泡)。

在添加肿瘤坏死因子(TNF)和caspase抑制剂zVAD-fmk(TZ)后也观察到这种现象。

MLKL的消融阻止了PS的暴露。

因此MLKL的激活导致脂质扰乱以暴露PS。

2. ESCRT-III负责组建MLKL诱导的AnnV+气泡
用GFP-CHMP4B瞬时转导表达RIPK3-2Fv或hMLKL1-181-2Fv的NIH 3T3细胞,并加入B / B后成像。

发现活性MLKL诱导CHMP4B转运到PM。

为了确定ESCRT-III是否在MLKL激活后AnnV+气泡的形成中起作用,沉默ESCRT-III组分的CHMP2A和CHMP4B,发现激活RIPK3或MLKL后质膜气泡的形成取决于这些ESCRT-III组分的存在。

还发现,在激活MLKL之后PS暴露之前发生Ca2+的内流,并且依赖于MLKL的存在。

尽管PS暴露不需要Ca2+,但是发现CHMP4B易位和质膜气泡形成需要细胞外Ca2+。

3. ESCRT-III拮抗程序性坏死
沉默NIH 3T3细胞中的CHMP2A会诱导20%左右细胞死亡,并且不受caspase抑制剂qVD-oph 和zVAD-fmk的影响。

在ESCRT-III沉默的鼠L929细胞中,添加TNF 或zVAD-fmk后,诱导更多的快速程序性坏死。

ESCRT-III控制质膜完整性。

4. ESCRT-III促使程序性坏死细胞释放信号分子
缺乏ESCRT-III功能的细胞比对照细胞产生的趋化因子(CXCL10和CXCL1)少。

永生化巨噬细胞(iMac)中RIPK3-2Fv的激活诱导细胞死亡,CHMP2A的沉默加速这一过程,在通过B / B的RIPK3活化后,这些细胞产生多种细胞因子和趋化因子(Interleukin (IL)-1a, IL-1b, IL-6, CXCL10,TNF-a)。

因此,ESCRT-III可延迟或预防MLKL引起的细胞死亡,足以使信号(如细胞因子和趋化因子)在细胞消亡之前显现。

5. 具有活性MLKL的细胞可以复苏
通过添加B / B激活RIPK3-2Fv细胞,分选出AnnV+,Sytox Green-细胞,将细胞返回到培养物中,添加Fvbinding试剂的单体形式,称为“洗脱”,洗脱剂与B / B二聚体竞争并破坏由其诱导的的低聚物。

在没有洗脱剂的情况下,AnnV+,Sytox Green-细胞变为AnnV+,Sytox Green+细胞,添加洗脱剂后,细胞变为AnnV-,Sytox Green-细胞并快速生长。

表明AnnV+细胞已被“复苏”以维持存活。

6. ESCRT组分是具有活性MLKL的细胞复苏所必需的
复苏效果在ESCRT-III组分CHMP2A或CHMP4B沉默的细胞中显着降低。

总之,ESCRT-III作用于MLKL下游保留细胞质膜的完整性,促进细胞生存。

参考文献:
ESCRT-III Acts Downstream of MLKL to Regulate Necroptotic Cell Death and Its Consequences. Cell. 2017 Apr 6;169(2):286-300.e16.
doi: 10.1016/j.cell.2017.03.020.。