鉴定E3泛素连接酶HRD1与肾上皮钠离子通道(ENaC)在哺乳动物细胞中的相互作用

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肾上皮钠离子通道(Epithelial sodium channel,ENaC)是由α、β、γ三个亚基构成的异三聚体,定位于极化细胞的顶端膜上,对机体的水盐平衡调节起着重要的作用。ENaC在细胞内的转运、降解以及调控障碍都可严重影响机体的正常生理机能。E3泛素连接酶在细胞内的蛋白降解中扮演着重要的角色,其通过调控蛋白的泛素化过程参与细胞内的多种生理过程。近年来,关于肾上皮钠离子通道的研究表明,其降解与内质网相关的蛋白降解途径(Endoplasmic reticulum associated protein degradation,ERAD)相关。羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶降解蛋白 1(HMG-CoA reductase degradation protein 1,Hrd1)是一种定位于内质网膜上的E3泛素连接酶。Teresa M.Buck等学者在酵母中筛选并鉴定出E3泛素连接酶Hrd1参与ENaC的泛素化降解,并提出ENaC的α亚基(α-ENaC)可能存在不同于β、γ亚基的特殊降解途径(Mol Biol Cell.2010;21:1047-1058)。那么在哺乳动物细胞中同源的E3泛素连接酶HRD1是否也参与到α-ENaC的降解,其两者之间是否也存在着相互作用呢?为此,我们在哺乳动物细胞上开展了相关实验以进行探究。我们在体外培养小鼠肾脏集合管上皮细胞(mouse Cortex Collecting Duct,mCCD),用蛋白酶体抑制剂MG 132处理mCCD,检测α-ENaC蛋白水平的变化。结果发现与对照组相比α-ENaC的表达在MG132处理组中显著升高,提示α-ENaC通过泛素-蛋白酶体途径降解。在HEK293T细胞中表达外源性α-ENaC和HRD1,在mCCD细胞中过表达HRD1,我们发现在哺乳动物细胞中过表达HRD1对外源性α-ENaC以及内源性α-ENaC的表达均无影响;如果在HepG2细胞中干扰HRD1的表达,我们发现下调HRD1的表达时,α-ENaC的蛋白量也不发生改变。我们利用质谱技术在HEK293T细胞中筛选了与α-ENaC相关的作用蛋白,分析结果显示与α-ENaC有相关作用的阳性蛋白中没有HRD1。那么,是否在哺乳动物细胞中HRD1不是参与α-ENaC泛素化降解的E3泛素连接酶呢?我们在HEK293T细胞上过表达HRD1和α-ENaC,利用免疫荧光染色进行观察,发现HRD1和α-ENaC存在共定位。为了进一步验证HRD1和α-ENaC间是否存在相互作用,我们分别利用HEK293T细胞表达外源性α-ENaC和HRD1,利用mCCD细胞过表达HRD1分别进行免疫共沉淀实验。结果发现,无论是外源性还是内源性α-ENaC都没有显示与HRD1相结合的阳性信号。通过在mCCD细胞上过表达HRD1进行放线菌酮(Cycloheximide,CHX)示踪实验,检测不同时间点α-ENaC蛋白量的变化,结果表明与对照组相比HRD1过表达并不能够促进α-ENaC蛋白的降解。这说明在哺乳动物细胞中HRD1不是参与α-ENaC蛋白泛素化降解的E3泛素连接酶。综上所述,与酵母中的实验结果不同,在哺乳动物细胞中HRD1和α-ENaC不存在相互作用。在哺乳动物细胞中HRD1不是α-ENaC泛素化降解的E3泛素连接酶。此结论也提示酵母系统与哺乳动物系统的蛋白质生成与降解体系存在差异。本课题的结果是对α-ENaC蛋白降解途径研究的进一步完善,从而为其在疾病方面的研究提供理论基础。
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