Golgi Alpha1,2-Mannosidáza IA podporuje účinnou degradaci NKCC2 spojenou s endoplazmatickým retikulem

Abstraktní

Mutace v apikálně lokalizovaném ledvinovém kotransportéru Na-K-2Cl NKCC2 způsobují Bartterův syndrom typu I, život ohrožující poruchu ledvin. Již dříve jsme ukázali, že transport z ER představuje limitující fázi v cestě NKCC2 na buněčný povrch. Přesto je velmi málo známo o složkách kontroly kvality ER specifických pro NKCC2 a jeho mutanty způsobující onemocnění. Zde uvádíme identifikaci Golgiho alfa1, 2-manosidázy IA (ManIA) jako nového vazebného partnera nezralé formy NKCC2. Interakce ManIA s NKCC2 probíhá hlavně v cis-Golgi síti. Koexprese ManIA snížila celkovou abundanci proteinu NKCC2, zatímco knockdown ManIA vyvolal opačný účinek. Důležité je, že koexprese ManIA měla hlubší účinek na skládací mutanty NKCC2. Cykloheximidový chase test ukázal, že v buňkách nadměrně exprimujících ManIA je stabilita NKCC2 a zrání silně narušeny. Delece cytoplazmatické oblasti ManIA zeslabila jeho interakci s NKCC2 a inhibovala jeho účinek na zrání kotransportéru. ManIA-indukovaná snížení exprese NKCC2 byla kompenzována inhibitorem proteazomu MG132. Podobně léčba kifunensinem značně snížila účinek ManIA, což silně naznačuje, že ořezávání manózou se podílí na zvýšeném ERAD kotransportéru. Navíc zbavení ManIA její katalytické domény zcela zrušilo její účinek na NKCC2. V souhrnu naše data demonstrují přítomnost ManIA-zprostředkované ERAD dráhy v renálních buňkách podporujících retenci a degradaci chybně složených NKCC2 proteinů. Navrhují model, kterým Golgi ManIA přispívá k ERAD NKCC2 tím, že podporuje retenci, recyklaci a ERAD špatně složených proteinů, které zpočátku unikají dohledu nad kontrolou kvality proteinů v rámci ER.

Klíčová slova

ledviny; NKCC2; kontrola kvality bílkovin; ERAD; Golgi; alfa1,2-manosidáza IA; membrána; obchodování s lidmi; Bartterův syndrom; hypertenze

Kliknutím sem se dozvíte o výhodách Cistanche

Úvod

Sodíková bilance a její regulace ledvinami, regulací extracelulárního objemu, je klíčovým determinantem dlouhodobé kontroly krevního tlaku (BP), jak dokládají vzácné monogenní syndromy ovlivňující manipulaci se solí ledvinami a značně měnící TK [1, 2]. I když k patogenezi a udržení zvýšení krevního tlaku přispívá několik faktorů, předpokládá se, že primární roli hrají renální mechanismy, jak původně předpokládal Guyton [1]. Silná vzestupná větev Henleovy kličky (TAL) ledviny je zodpovědná za reabsorbci 20–30 procent filtrované zátěže NaCl [3–5]. Na molekulární úrovni je reabsorpce Na-Cl TAL zprostředkována luminálním kotransportérem Na-K-2Cl NKCC2 [5]. V důsledku toho má transportní funkce NKCC2 značný vliv na konečné vylučování solí močí a následně ovlivňuje dlouhodobou rovnováhu sodíku v krvi [3,5]. V souladu s tím ovlivňují TK u lidí dědičné variace kotransportéru a/nebo jeho regulátorů [3,6–8]. Inaktivace NKCC2 skutečně způsobuje Bartterův syndrom typu I (BS1), život ohrožující onemocnění ledvin s nízkým TK spolu s elektrolytovými abnormalitami [9], zatímco zvýšená aktivita kotransportéru je spojena s vysokým TK [2,10– 13]. Navíc v několika zvířecích modelech hypertenze citlivé na sůl [14,15] je exprese proteinu NKCC2 zvýšená a přispívá k rozvoji hypertenze. Kromě své role v homeostáze BP je aktivita NKCC2 také nezbytná pro regulaci vodní bilance [5,16]. Na podporu této představy inaktivace NKCC2 u pacientů s BS1 a BS5 způsobuje rozvoj těžké polyurie [7,8,17]. Navíc zhoršená schopnost stárnoucích ledvin koncentrovat moč je přinejmenším zčásti připisována snížené hladině proteinu NKCC2 [18,19]. Je třeba zdůraznit, že ve všech zvířecích modelech hypertenze a stárnutí se zdá, že NKCC2 je regulován především posttranslačními mechanismy [5,16,19], což zdůrazňuje potřebu studovat faktory regulující biogenezi a obchodování s NKCC2. Navzdory tomu naše znalosti o molekulárních mechanismech, které jsou základem intracelulárního obchodování s divokými a mutovanými proteiny NKCC2 v savčích buňkách, zejména jeho regulace interakcí protein-protein, zůstaly velmi špatné. Velká většina předchozích zpráv se navíc soustředila hlavně na post-Golgiho regulaci kotransportéru, zejména fosforylací [20–22], a proto je dnes o regulaci transportérů na ER a před Golgiho známo velmi málo úroveň.

Aby NKCC2 fungoval správně, musí být správně zacílen na apikální buněčný povrch a dostatečně exprimován, aby umožnil TAL buňkám vhodně se adaptovat na fyziologické nebo patologické výzvy [3,23]. Jako u všech transmembránových proteinů začíná příprava na vhodný transport NKCC2 do buněčné membrány, když je kotransportérový protein syntetizován v endoplazmatickém retikulu (ER) a pokračuje, když protein prochází Golgiho sítí [24,25]. Podobně jako prakticky všechny proteiny určené pro plazmatickou membránu podléhají proteiny NKCC2 translokované do endoplazmatického retikula (ER) kontrole kvality, takže sekreční dráhou se pohybují pouze sbalené proteiny [26,27]. Kontrola skládání proteinu v ER často souvisí s N-glykosylací, posttranslační modifikací iniciovanou kovalentní vazbou specifického oligosacharidu (Glc3Man9GlcNAc2) na nascentní protein [28,29]. Jakmile je tento oligosacharid přenesen, následuje několik po sobě jdoucích kroků zrání proteinu podél sekreční dráhy [28,30]. Po odstranění tří glukózových zbytků a začátku ořezávání manózy v ER jsou v rámci procesu kontroly kvality správně sbalené proteiny přeneseny do Golgiho aparátu ke zrání [26,28]. N-glykany s vysokým obsahem manosy jsou pak dále upravovány specifickými manosidázami, jako je Golgi 1,2-manosidáza v cis-Golgi [31,32]. Přidání cukrů GlcNAc, galaktózy, kyseliny sialové a fukózy vytváří hybridní a komplexní N-glykany v mediálním a trans-Golgiho kompartmentu [33,34]. Následně jsou zralé N-glykosylované proteiny cíleny na jejich konečné místo určení. Když proces skládání selže, koncové mannosové zbytky z jádrové glykanové struktury jsou postupně ořezávány a defektní proteiny jsou translokovány přes membránu pro degradaci cytosolického proteazomu prostřednictvím mechanismů známých jako ERAD (endoplasmic reticulum-associated degradation [26,35]). Zbývající aberantní proteiny, které mohou tvořit agregáty nebo nemohou být detekovány chaperony ERAD, jsou dodávány do lysozomů za účelem clearance prostřednictvím cest souhrnně označovaných jako ER-page [36,37]. Některé špatně poskládané proteiny přesto mohou uniknout z ER a postoupit do Golgiho aparátu, kde jsou podrobeny Golgiho kontrole kvality (GQC) a cíleny na lysozom nebo proteazom za účelem degradace [38]. Jak divoké, tak mutantní varianty transmembránových proteinů jsou náchylné ke kontrole kvality a degradaci ER. Nejlepším příkladem je protein chloridového kanálu CFTR (transmembránový regulátor vodivosti cystické fibrózy), charakterizovaný jako první integrální membránový savčí ERAD substrát [39,40]. Za normálních podmínek je ERAD degradováno až 70 procent CFTR divokého typu [39,40]. Ještě působivější je, že delece fenylalaninu 508 (∆F508), mutace CFTR odpovědná za cystickou fibrózu, snižuje účinnost skládání, což vede k tomu, že téměř 99 procent mutantního CFTR je degradováno dříve, než se dostane na plazmatickou membránu [39,40]. Podobně jako u CFTR a několika dalších transmembránových proteinů, jako je HERG [41], ROMK [42] a NCC [43], jsme dříve ukázali, že většina nově syntetizovaných proteinů NKCC2 byla zachycena v ER a předurčena k degradaci, což je proces která zahrnuje především proteazomovou dráhu [44–46]. ERAD začíná detekcí chybně složeného proteinu molekulárními chaperony [47]. Typ chaperonů zapojených do tohoto procesu závisí především na poloze skládací léze substrátu, která se může vyskytovat buď v lumenu ER, membráně ER nebo cytoplazmě [27,47]. V důsledku toho byly navrženy tři různé dráhy ERAD jako ERAD-L (ERAD substrátů se špatně složenými lézemi v lumenu ER), ERAD-M (membrána) a ERAD-C (cytoplazma) [27,47,48]. Například ERAD nascentního CFTR zahrnuje jak cytoplazmatické, tak ER luminální chaperony [49]. Podobně NCC, další transmembránový protein, zapojuje několik cytoplazmatických chaperonů pro svůj ERAD [43,50]. Podobně jako související elektroneutrální NCC specifický pro ledviny má NKCC2 12 transmembránových oblastí, dvě velké cytoplazmatické domény a velkou exofaciální smyčku exponovanou ER [5]. Protože NKCC2 obsahuje domény v ER a cytoplazmě, je myslitelná interakce kotransportéru s molekulárními chaperony ER na obou stranách nebo na obou stranách membrány ER. Navíc, vzhledem k tomu, že C-terminální doména NKCC2 je převládající cytoplazmatickou oblastí [5], je pravděpodobně hlavním místem interakce protein-protein, a proto bude hrát prvořadou roli v biogenezi a přenosu kotransportéru. V souladu s touto představou jsme dříve identifikovali několik vazebných partnerů C-konce NKCC2 [46,51–53]. Mezi nimi jsme ukázali, že aldoláza B a SCAMP2 se vážou na C-konec NKCC2 na post-Golgiho úrovni a regulují subcelulární redistribuci kotransportéru [51,52]. Nedávno jsme poskytli důkazy, že STCH, Hsp70 a protein-lektin OS9 interagují s nezralou formou NKCC2 hlavně na ER, aby regulovaly její ER-sdruženou degradaci [46,53]. V této zprávě popisujeme novou interakci protein-protein mezi C-terminálním koncem NKCC2 a Golgiho 1, 2-manosidázou IA (Golgi ManIA, také nazývanou Man9-manosidáza), všudypřítomným proteinem, který patří do třídy I -1,2 manosidáz, která zahrnuje ER-manosidázu I (MAN1B1) a dvě další Golgiho 1,{106}}manosidázy, Golgiho -manosidázu IB [MAN1A2] a Golgiho -manosidázu IC [MAN1C1] [31,54–56]. Je zajímavé, že přibývající množství důkazů naznačovalo, že -1,2-manosidázy se nejen podílejí na skládání a zrání proteinů, ale hrají také klíčovou roli při degradaci chybně poskládaných proteinů [57–60]. Zde ukazujeme, že ManIA interaguje s nezralou formou NKCC2 hlavně v cis-Golgiho síti a podporuje její degradaci proteazomovou dráhou, což odhaluje další kontrolní bod při sledování a odstraňování chybně složených proteinů NKCC2. V důsledku toho mohou tato zjištění otevřít nové cesty při studiu ER a Golgiho kontroly kvality proteinů NKCC2, aby pomohly při vývoji nových strategií k prevenci a/nebo léčbě poruch ledvin souvisejících s aberantním obchodováním a expresí NKCC2.

Doplněk Cistanche

Materiály a metody

1. kvasinky dva hybridy test

Screening kvasinkových dvouhybridů (Y2H) byl proveden, jak bylo podrobně popsáno dříve [51], s použitím jako návnady proximální oblasti C-konce NKCC2 (zbytky 661–1095). Stručně, AH109 exprimující návnadu byl spárován s kvasinkovým kmenem Y187 transformovaným knihovnou cDNA lidské ledviny. Pro selekci pozitivních klonů kódujících domnělé interagující proteiny byly spárované kvasinkové buňky nejprve pěstovány na selekčních destičkách s nízkou přísností (−Leu, −Trp, −His) a poté na vysoce přísných selekčních miskách (−Leu, −Trp, −His, − Ade). Vybrané kolonie byly také testovány na -galaktosidázovou aktivitu a DNA z pozitivních klonů byla izolována z kvasinkových buněk za použití soupravy pro izolaci kvasinkového plasmidu RPM (BIO 101 Systems). Po záchraně plazmidů kořisti transformací do bakterií DH5 (Invitrogen) a izolaci pomocí soupravy Qiagen byly cDNA plazmidy sekvenovány a hodnoceny pomocí programu BLAST.

2. Konstrukce plazmidu a místně řízená mutageneze

Generování WT Myc-NKCC2, neglykosylovaného Myc-NKCC2 ((N442Q/N452Q) a WT EGFP-NKCC2 bylo popsáno dříve [45,46,51] Myší kódující sekvence ManIA byla subklonována do savčího expresního vektoru pcDNA3.1/V5 (Invitrogen, Paříž, Francie) za účelem vytvoření konstruktu WT ManIA-V5 Plazmid obsahující ManIA postrádající svůj C-koncový konec (ManIA-∆Cter) byl vytvořen amplifikací z expresního konstruktu WT MAnIAV5 s použitím přímého primeru 50 CCGGAGCGATGAAGTTCGTGCTGCTGC 30 a reverzního primeru 50 TTTCTCTTTGCCATCAATTTC 30. Konstrukt obsahující ManIA zbavený své N-koncové oblasti (ManIA-∆Nter) byl generován také z plazmidu WT MAnIA-V5 metodou místně řízené mutageneze QuikChange (Stratagene, Les Ulis, Francie) s použitím dopředného primeru CACTGAATGATGTAGGAAAGATGTGG 3 0 a reverzní primer 50 ATTCCAAGCATGGGTCATCTACTCTTTGATCTTTGCCCTC 30. Všechny mutace a zkrácení byly potvrzeny sekvenováním.

3. Buněčná kultura

Ledvinové buňky vačice (OKP buňky) byly udržovány v DMEM (Gibco 42430) doplněném 10 procenty fetálního bovinního séra (Eurobio, Les Ulis, Francie), penicilinem (100 U/ml) a streptomycinem (100 U/ml) při 37 ◦ C ve zvlhčené atmosféře obsahující 5 procent CO2. Buňky lidské embryonální ledviny (HEK) 293 byly pěstovány v médiu DMEM doplněném 10 procenty fetálního bovinního séra a 1 procentem penicilinu/streptomycinu. Pro transfekci plazmidové DNA byly buňky kultivovány do 60–70% konfluence a poté byly přechodně transfekovány po dobu 5 hodin pomocí soupravy Lipofectamine plus podle pokynů výrobce (Invitrogen, Paříž, Francie). Pro experimenty s degradací proteinů byly buňky ošetřeny MG132 (2 uM) nebo chlorochinem (100 uM) 6 hodin před buněčnou lýzou, jak bylo popsáno dříve [53,61]. Kifunensin (Sigma k1140, Saint-Quentin-Fallavier, Francie) byl použit v koncentraci 25 uM 6 hodin před buněčnou lýzou.

4. Příprava proteinů, imunoblotování a imunoprecipitace

Po transfekci byly buňky promyty studeným PBS předtím, než byly solubilizovány v lyzačním pufru obsahujícím 120 mM Tris/Hepes, pH 7,4; 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, 3 mM KCI; 1 procento (v/v) Triton X-100 a inhibitory proteázy (Complete Roche 1697498, Meylan, Francie). Vzorky byly poté sklizeny a centrifugovány při 16,{{10}} otáčkách za minutu po dobu 15 minut při 4 ◦C. Pro imunoprecipitaci byly buňky solubilizovány lyzačním pufrem obsahujícím 0,4 M NaCl; 1,5 mM MgCl2; 10 mM Hepes, pH 7,9; 5 procent (v/v) glycerolu; 0,5 procenta (v/v) Nonidet P-40) a inhibitory proteázy (Complete, Roche Diagnostics). Imunoprecipitace byla provedena s použitím anti-V5 (Invitrogen) nebo anti-ManIA (Sigma) protilátky a afinitní purifikace pomocí protein G-agarózových kuliček (Dynabeads, Invitrogen, Paříž, Francie). Po inkubaci s kuličkami protein G-agarózy po dobu 1 hodiny při teplotě místnosti byl imunokomplex promyt v PBS (Invitrogen). Vzorky proteinu byly poté vařeny v nanášecím pufru, byly zpracovány na gradientu 7,5 procent nebo 10 procent nebo 15 procent SDS-polyakrylamidových gelů a sondovány primárními zájmovými protilátkami a sekundární protilátkou konjugovanou s křenovou peroxidázou. Proteiny byly vizualizovány zvýšenou chemiluminiscenční detekcí (Thermo Fisher Scientific, Les Ulis, Francie) podle pokynů výrobce.

5. Imunocytochemie

Dvacet čtyři až čtyřicet osm hodin po transfekci byly konfluentní buňky promyty PBS plus plus (pH 8, 1 mM MgCl2 a 0,1 mM CaCl2). Buňky byly poté fixovány 2% paraformaldehydem v PBS po dobu 20 minut při teplotě místnosti před inkubací s 50 mM NH4CI a permeabilizovány 0,1% Tritonem X-100 po dobu 1 minuty. Pro blokování žádné specifické vazby protilátky byly buňky inkubovány s DAKO (ředidlo protilátek se složkami snižujícími pozadí) po dobu 30 minut. Fixované buňky byly inkubovány po dobu 1 hodiny při teplotě místnosti se sledovanou primární protilátkou. Primární protilátky použité v této studii jsou následující: myší anti-V5 (Invitrogen, Paříž, Francie), myší anti-Myc (Takara, Clontech, Saint-Germain-en-Laye, Francie), potkaní anti-V5 (Abcam, Paříž, Francie), králičí anti-Calnexin (Abcam), králičí anti-Giantin (Abcam), králičí anti-GM130 (Abcam), králičí anti-ManIA (Abcam), Použité sekundární protilátky jsou následující: kozí anti-králičí Alexa Fluor 555 (Invitrogen), kozí anti-králičí Alexa Fluor 488 (Invitrogen), kozí anti-králičí FITC (DakoCytomation, Trappes, Francie), kozí antimyší Texas red (Invitrogen), kozí anti-krysí Alexa Fluor 555 (Invitrogen), koza anti-krysí Alexa Fluor 488 (Invitrogen), Alexa Texas Red konjugovaná anti-myší (Jackson ImmunoResearch, Ely, UK), kuřecí anti-myší Alexa Fluor 647 (Invitrogen). Po inkubacích se sledovanými primárními a sekundárními protilátkami byly buňky poté promyty PBS a upevněny pomocí Vectashield.

Herba Cistanche

6. Cykloheximid-chase testy

K monitorování stability a zrání NKCC2 byl přidán cykloheximid v koncentraci 10}0 uM k buňkám OKP nebo HEK 14-16 hodin po transfekci plazmidy NKCC2. Po dobu sledování byly buněčné lyzáty shromážděny 0, 1, 2 a 4 hodiny po ošetření cykloheximidem a analyzovány imunoblotem.

7. Knockdown siRNA

ManIA siRNA byly zakoupeny od Dharmacon jako ON-TARGET plus SMART pools (L-012174-00-0005). Buňky HEK byly nejprve transfekovány kontrolními nebo specifickými ManIA siRNA s Lipofectamine RNAiMAX (Invitrogen) za použití specifikací výrobce, jak bylo provedeno dříve [46,53]. Jeden den po transfekci siRNA byly buňky transfekovány plazmidy NKCC2. Po 24–48 hodinách byly buněčné lyzáty analyzovány na každý protein pomocí uvedených protilátek.

8. Statistické analýzy

Data jsou vyjádřena jako průměr ± SE. Rozdíly mezi průměry byly hodnoceny pomocí párových nebo nepárových t-testů nebo ANOVA podle potřeby. p < 0,05 bylo považováno za statisticky významné.

Diskuse

Tato studie byla provedena za účelem získání vhledu do molekulárních mechanismů, které jsou základem regulace degradace spojené s ER během biogeneze NKCC2. Pomocí kvasinkové dvouhybridní analýzy a koimunoprecipitačních testů jsme identifikovali GolgiMannosidasu IA jako nového vazebného partnera NKCC2. Asociace implikuje pouze nezralou a vysokomannosovou glykosylovanou formu kotransportéru a probíhá hlavně v cis-Golgiho síti. Zjistili jsme, že knock-down ManIA zvyšuje množství proteinu NKCC2, zatímco jeho nadměrná exprese má opačný účinek. Koexprese ManIA narušila zrání NKCC2 podporou jeho retence, recyklace do ER a degradace prostřednictvím proteazomové dráhy. Důležité je, že skládací mutanty NKCC2 jsou náchylnější k cestě ERAD zprostředkované ManIA. Tato zjištění mohou pomoci lépe porozumět tomu, jak abnormality v transportu proteinů NKCC2 vedou k Bartterovu syndromu, který je nezbytný pro objasnění patofyziologie BS1 a pro zlepšení dostupných léčebných postupů.

Nyní je jasně prokázáno, že ořezávání manózy pomocí manosidáz třídy I 12-je zapojeno do fáze rozpoznání ERAD glykoproteinů, protože tento proces je značně omezen jejich inhibitory 1-deoxymannojirimycinem a kifunensinem [67, 70–73]. Původně se na základě studií prováděných převážně na kvasinkách mělo za to, že tyto sloučeniny brání ERAD inhibicí ER 1,2-manosidázy I, která primárně štěpí manózu ze střední B větve Man9 za vzniku Man8, glykanového signálu navrhl zahájit ERAD [70,74]. V savčích buňkách však tato hypotéza nemusí být nutně správná vzhledem k tomu, že jak kifunensin, tak 1-deoxymannojirimycin také inhibují Golgiho 1,2-manosidázy. Kromě toho přibývalo důkazů v savčích buňkách, které prokazují, že další ořez tří až čtyř 1,{16}}spojených manózových zbytků za vzniku Man6GlcNAc2 (M6) nebo Man5GlcNAc2 (M5) přispívá také ke spuštění degradace chybně složených glykoproteinů [ 32,75–77]. Nebylo však jasné, která 1,2-manosidáza je zodpovědná za toto dodatečné oříznutí. Jedním z kandidátů je samotná ER 1,{29}}manosidáza I, protože její nadměrná exprese vede ke zvýšenému ořezávání manózy a zrychlení ERAD [78–80]. Dalšími možnými kandidáty by mohly být ER-degradation enhancing -manosidase-like (EDEM) proteiny, protože jak EDEM1, tak EDEM3 údajně stimulují ořezávání manózy a urychlují glykoprotein ERAD, když jsou nadměrně exprimovány v buňkách [81,82]. Dalším možným kandidátem by mohla být Golgi manosidáza IA, která ořezává Man9 na Man6 a Man5 [31,54]. Ukázalo se, že tento enzym a dvě další Golgiho 1,2 manosidázy (IB a IC) zvyšují degradaci a ořezávání manózy substrátu ERAD-L, NHK 1-antitrypsinu, když jsou nadměrně exprimovány v kultivovaných buňkách [57]. V této studii jsme prokázali specifickou interakci ManIA s NKCC2, ledvinovým transmembránovým proteinem. Důležité je, že jsme prokázali, že asociace ManIA in vivo zahrnuje pouze nezralou formu kotransportéru. Nejdůležitější je, že jsme poskytli důkaz, že vazba ManIA je zapojena do retence a degradace NKCC2 spojené s ER.

Kapsle Cistanche

Již dříve jsme poskytli důkazy, že ERAD a export z ER představují významný regulátor zrání NKCC2 a exprese na povrchu buněk [8,44–46]. Prokázali jsme, že většina nově syntetizovaných proteinů NKCC2 je zaměřena na degradaci spojenou s ER zahrnující proteazomové a lysozomové dráhy [8,44–46,53]. Navíc jsme ukázali, že STCH a protein lektin OS9 jsou zapojeny do těchto procesů interakcí s nezralou formou NKCC2 především na ER [46,53]. Podobně jako u OS9 a STCH bylo v současné studii poprvé navrženo zapojení ManIA do ERAD kotransportéru pomocí koimunoprecipitačních testů, které odhalily, že asociace proteinů zahrnuje pouze nezralou formu NKCC2. Je třeba poznamenat, že delece cytoplazmatického konce ManIA snížila, ale ne zcela inhibovala jeho interakci s NKCC2, čímž se otevřela možnost interakce kotransportéru s jinými oblastmi proteinu ManIA. Kromě toho, navzdory interakci ManIA pouze s jádrovou glykosylovanou a nezralou formou NKCC2, naše imunocytochemické studie odhalily, že ManIA se na ER nelokalizuje s NKCC2. V tomto ohledu stojí za zmínku, že ManIA byla hlášena buď v Golgiho, nebo v ER [31,83–85]. Jiná nezávislá studie uvádí, že manosidáza IA se může nacházet také ve vezikulách kontroly kvality [58]. V důsledku toho, protože buněčná distribuce ManIA může záviset na typu buňky, provedli jsme naši studii na dvou různých renálních buněčných liniích, OKP a HEK buňkách. Lokalizační studie provedené v těchto buňkách jasně ukázaly, že ManIA je exprimován v Golgiho aparátu v obou buněčných liniích a odhalily, že místem interakce s kotransportérem je cis-Golgiho síť. Je třeba poznamenat, že vzhledem k tomu, že N-glykan glykoproteinů na vstupu do Golgiho aparátu je stále vysokomannosového typu, je možné, že interakce NKCC2 s ManIA může skutečně nastat v cis-Golgiho síti. Pomocí siRNA a přístupů s nadměrnou expresí jsme ukázali, že ManIA interaguje s nezralým NKCC2, aby podpořila jeho degradaci spojenou s ER. Důležité je, že efektu ManIA na zralou formu NKCC2 bylo zabráněno, když byl deletován cytoplazmatický konec ManIA. Ještě působivější je, že účinek ManIA na nezralé i zralé formy NKCC2 byl zcela zrušen, když byl enzym zbaven své katalytické domény. Kromě toho bylo také zabráněno regulaci NKCC2 pomocí ManIA v přítomnosti inhibitoru proteazomu MG132, ale ne pomocí chlorochinu, inhibitoru lysozomální funkce, což naznačuje, že ManIA se zaměřuje na nezralou formu kotransportéru na dráhu ERAD závislou na proteazomu. Abychom dále podpořili roli ManIA v ERAD NKCC2, testovali jsme také účinek inhibitoru ořezávání manózy kifunensinu. Je zajímavé, že ošetření kifunensinem inhibovalo účinek ManIA na NKCC2, což ukazuje, že ořezávání manózou je důležitým procesem při degradaci NKCC2 spojené s ER zprostředkovanou ManIA. Účinek ManIA však nebyl plně zabráněn kifunensinem, což znamená, že alespoň částečně není působení ManIA na kotransportér plně závislé na N-glykanu. Na podporu této představy mutace glykosylačních míst NKCC2 plně neinhibovaly účinek ManIA na kotransportér, což potvrzuje, že alespoň za našich experimentálních podmínek může být část účinku ManIA nezávislá na N-glykanu. Na podporu této myšlenky Ron a kol. poskytl důkaz, že za stresových podmínek ER zvýšená exprese EDEM1, dalšího proteinu alfa-manosidázy, obchází proces ořezávání manózy a dodává glykoprotein přímo do pozdních stádií ERAD [86]. Ve skutečnosti jasně prokázali, že po nadměrné expresi EDEM1 nebyla degradace glykoproteinu H2a blokována kifunensinem [86]. To je zvláště zajímavé, protože naše experimentální nastavení, tj. heterologní nadměrná exprese sekrečních a membránových proteinů (NKCC2) způsobuje stres ER [87–89], který může vysvětlit, alespoň částečně, přetrvávání účinku ManIA, nezávisle na ořezávání manózy , na spolupřepravce za těchto podmínek. Stojí za zmínku, že zbývající účinek ManIA na neglykosylovaný protein NKCC2 byl plně blokován MG132, což dále potvrzuje názor, že ManIA podporuje ERAD NKCC2 v dráze závislé na proteazomu.

Hromadění chybně složených a agregaci náchylných polypeptidů je škodlivé pro buněčné zdraví [90–92]. Větší počet (více než 70) lidských onemocnění vzniká v důsledku defektů ve skládání sekrečních a membránových proteinů [91,92]. Aby se zabránilo chybnému skládání proteinů a udržela se proteinová homeostáza v sekreční dráze, mají eukaryotické buňky více mechanismů kontroly kvality (QC) [26]. Zahrnují kontrolu kvality ER (ERQC) cestou degradace spojené s endoplazmatickým retikulem (ERAD) [36,48] a ER-page [93] Golgiho kontrola kvality (QCG) [38] a kontrola kvality plazmatické membrány (PM) [94 ]. Chybně poskládané proteiny, zejména transmembránové proteiny s komplexní topologií, jako je NKCC2, jsou proto přísně kontrolovány postupnými kontrolními body kontroly kvality, než dosáhnou svých konečných destinací [26,94]. Kromě toho mohou QC dráhy spolupracovat, aby účinně čelily chybnému skládání jednoho proteinu. Například, ačkoli většina chybně poskládaných transmembránových proteinů je degradována ERAD, některé aberantní proteiny, zejména za ER stresových podmínek, mohou uniknout ER dozoru, aby byly zabaleny do COPII vezikulů pro anterográdní přenos do Golgiho [95–97]. Důkazy získané z několika studií podporují názor, že Golgiho aparát slouží jako kontrolní bod kontroly kvality [26,38] Ve skutečnosti špatně složené nebo neseskládané proteiny, které se vyhýbají ERAD a ER-page, opouštějí ER a stávají se substráty GQC, které jsou směrovány do vakuoly/ lysozom pro degradaci [26,38]. V tomto ohledu je velmi nepravděpodobné, že by GQC dráha cílená na lysozom/vakuolu byla mechanismem, který je základem ManIA-indukované down-regulace NKCC2, vzhledem k tomu, že inhibitor lysozomu chlorochin nezabránil účinku ManIA na kotransportér. Další možností je, že některé špatně složené proteiny vstupující do Golgiho aparátu mohou být po dodání zpět do ER cíleny pro proteasomální degradaci. Přesněji řečeno, GQC zachycuje uniklé substráty s největší pravděpodobností v cis-Golgi a cykluje je zpět do ER pro ERAD proteazomem. To je velmi zajímavé, protože jsme ukázali, že ManIA se kolokalizuje s NKCC2 hlavně v cis-Golgi síti. Navíc, na rozdíl od chlorochinu, inhibitor proteazomu MG132 zrušil účinek ManIA na NKCC2, což silně naznačuje, že GQC zaměřená na proteazom je velmi pravděpodobně hlavní cestou řídící NKCC2 regulaci ManIA. Je třeba poznamenat, že velmi nedávná studie na kvasinkách navrhla, že některé špatně poskládané proteiny vstupující do Golgiho aparátu mohou být přímo zaměřeny na proteazomální degradaci, aniž by byly cyklovány zpět do ER, což je mechanismus zvaný EGAD [98]. Nicméně, ačkoli nelze vyloučit tento další mechanismus, jasně jsme ukázali, že po koexpresi ManIA je NKCC2 z velké části zachován na ER. Naše data tedy silně naznačují, že ManIA podporuje zadržování, recyklaci a na proteazomu závislý ERAD špatně složených proteinů NKCC2, které zpočátku unikají kontrole kvality ER.

Cistanche tubulosa

Vyčerpávající průzkum mechanismů, které jsou základem mechanismu ERAD, poskytl několik nových pohledů na to, jak ERAD přispívá k lidskému zdraví během normálních i nemocných stavů [48,92]. Důležitost kontroly kvality ER obecně a fenomén ERAD zvláště byl zmíněn u velkého počtu lidských patologií, nazývaných konformační onemocnění [48,92]. Pokud jde o NKCC2, dříve jsme zdokumentovali, že Bartterův syndrom typu 1 patří mezi onemocnění spojená s dráhou ERAD [61]. Přestože za ztrátu funkce NKCC2 u onemocnění BS1 mohou odlišné buněčné dráhy, naše data odhalila, že degradace proteinů spojená s ER je nejběžnějším mechanismem podporujícím BS1 [61]. V souladu s tím je identifikace proteinů, které se specificky vážou na nezralé formy WT NKCC2 a jeho skládací mutanty, důležitá pro dešifrování molekulárních mechanismů, které jsou základem regulace jejich ERAD. V této studii jsme poskytli důkaz, že kromě WT NKCC2, ManIA interaguje s nezralou formou NKCC2 mutantů A508T a Y998X. Kromě toho jsme ukázali, že koexprese ManIA má hlubší účinek na skládací mutant A508T NKCC2 ve srovnání s WT NKCC2, což silně naznačuje, že ManIA může mít důležitou roli v ERAD mutantů NKCC2 během BS1. To je zvláště zajímavé, protože jsme již dříve uvedli, že A508T a Y998X jsou zachovány na ER [45,61]. Vzhledem k tomu, že naše imunolokalizační experimenty odhalily, že nezávisle na expresním systému je ManIA exprimována v cis-Golgiho síti, interakce enzymu s těmito dvěma mutanty NKCC2 silně naznačuje, že i když je většina A508T a Y998X z velké části zachycena v ER, existuje významný přenos těchto dvou mutantů z ER do cis-Golgiho, kde mohou být zachyceny ManIA, aby byly doručeny zpět do ER. V tomto ohledu Hosokawa a kol. také ukázali, že ačkoli většina transfekovaných proteinů NHK je zadržena v ER, některé z nich se vyhnuly kontrole kvality ER a dosáhly cis-Golgiho, kde byly upraveny Golgi a 1,2-manosidázami, aby byly cíleny pro ERAD [ 57]. Kromě toho několik nedávných studií prokázalo, že ERManI, o kterém se původně předpokládalo, že bude fungovat v ER, byl také lokalizován do Golgiho komplexu v savčích buňkách, kde přispívá ke kontrolnímu bodu kontroly kvality založenému na Golgi, který usnadňuje zpětné získávání zachycených substrátů ERAD. na pohotovost [59,60,99]. Je třeba poznamenat, že vzhledem k tomu, že stejně jako NKCC2, ManIA je transmembránový protein, může také přechodně interagovat s kotransportérem na ER, což umožňuje enzymu účastnit se generování signálu, který cílí na chybně složené proteiny NKCC2 pro ERAD, buď když procházejí ER. nebo na cestě ke Golgi.

V souhrnu jsme zjistili, že Golgi ManIA interaguje s nezralou formou NKCC2 na cis-Golgi, aby podpořila její ER retenci a urychlila její ERAD proteazomovou cestou. Podle našich nejlepších znalostí se jedná o první studii popisující významnou roli Golgiho mechanismu kontroly kvality v biogenezi NKCC2. Navíc je to také první zpráva poskytující důkaz, že kromě luminálních proteinů může být ManIA zapojena také do ERAD transmembránových proteinů. Naše data silně naznačují, že ManIA manévruje v rámci kontrolního bodu kontroly kvality lokalizovaného na cis-Golgi, aby sloužil jako záložní systém pro dohled ERAD v ER, čímž poskytuje výkonnou další síť pro adekvátní odstranění nechtěných chybně poskládaných proteinů NKCC2 a tím chrání, buňky před proteotoxicitou způsobenou tvorbou proteinových agregátů, zejména během nemoci Bartterova syndromu. Je nepopiratelné, že ManIA nemůže fungovat izolovaně, aby zprostředkovala ERAD spolupřepravce. Vhodně lze předpokládat, že ManIA působí ve shodě, postupně nebo současně, s jinými proteiny vázajícími NKCC2 a složkami ERAD, jako jsou OS9 [46] a STCH [53], aby zprostředkovávaly kontrolu kvality ER kotransportéru. V tomto ohledu navrhujeme model, v němž za podmínek stresu ER: (1) OS9 se podílí na zadržování chybně složených proteinů NKCC2 na ER a jeho ERAD proteazomem. (2) STCH hraje klíčovou roli v ERAD NKCC2 prostřednictvím proteazomových a lysozomových drah. (3) Golgi ManIA přispívá k ERAD NKCC2 tím, že zachycuje špatně složené NKCC2 proteiny, které unikly kontrole kvality ER, a dodává je zpět do ER. K odhalení přesného mechanismu za tímto modelem jsou zapotřebí další experimenty. Důkladná charakterizace a identifikace specifického molekulárního složení kontrol kvality ER a Golgiho NKCC2 a jeho mutantů způsobujících onemocnění může nabídnout základ pro definování nových terapeutických strategií zaměřených na transport kotransportérů z ER a Golgiho sítí na buněčný povrch.

Reference

1. Guyton, AC Kontrola krevního tlaku – zvláštní role ledvin a tělesných tekutin. Věda 1991, 252, 1813–1816. [CrossRef] [PubMed]

2. Lifton, RP; Gharavi, AG; Geller, DS Molekulární mechanismy lidské hypertenze. Cell 2001, 104, 545–556. [CrossRef]

3. Castrop, H.; Schiessl, IM Fyziologie a patofyziologie renálního Na-K-2Cl kotransportéru (NKCC2). Dopoledne. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F991–F1002. [CrossRef]

4. Greger, R.; Velazquez, H. Kortikální tlustá vzestupná končetina a časný distální stočený tubulus v mechanismu koncentrace moči. Kidney Int. 1987, 31, 590–596. [CrossRef] [PubMed]

5. Gamba, G. Molekulární fyziologie a patofyziologie elektroneutrálních kation-chloridových kotransportérů. Physiol. Rev. 2005, 85, 423–493. [CrossRef] [PubMed]

6. Ares, GR; Caceres, PS; Ortiz, PA Molekulární regulace NKCC2 v tlusté ascendentní končetině. Dopoledne. J. Physiol. Ren. Physiol. 2011, 301, F1143–F1159. [CrossRef] [PubMed]

7. Komhoff, M.; Laghmani, K. Patofyziologie prenatálního Bartterova syndromu. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2017, 26, 419–425. [CrossRef] [PubMed]

8. Laghmani, K.; Beck, BB; Yang, SS; Seaayfan, E.; Wenzel, A.; Reusch, B.; Vitzthum, H.; Priem, D.; Demarec, S.; Bergmann, K.; a kol. Polyhydramnion, přechodný antenatální Bartterův syndrom a mutace MAGED2. N. Engl. J. Med. 2016, 374, 1853–1863. [CrossRef]

9. Simon, DB; Lifton, RP Molekulární podstata dědičné hypokalemické alkalózy: Bartterův a Gitelmanův syndrom. Dopoledne. J. Physiol. 1996, 271, F961–F966. [CrossRef]

10. Aviv, A.; Hollenberg, NK; Weder, A. Vylučování draslíku močí a citlivost na sodík u černochů. Hypertenze 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.; a kol. Inhibitor kalcineurinu takrolimus aktivuje renální kotransportér chloridu sodného, ​​aby způsobil hypertenzi. 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.; a kol. Kalcineurin a receptor související s tříděním s opakováním typu A interagují za účelem regulace renálního kotransportéru Na(plus)-K(plus)-2Cl(-). J. Am. Soc. Nephrol. 2016, 27, 107–119. [CrossRef]

13. Trudu, M.; Janas, S.; Lanzani, C.; Debaix, H.; Schaeffer, C.; Ikehata, M.; Citterio, L.; Demarec, S.; Trevisani, F.; Ristagno, G.; a kol. Běžné nekódující varianty genu UMOD indukují hypertenzi citlivou na sůl a poškození ledvin zvýšením exprese uromodulinu. Nat. Med. 2013, 19, 1655–1660. [CrossRef]

14. Alvarez-Guerra, M.; Garay, RP Renální kotransportér Na-K-Cl NKCC2 u Dahlových krys citlivých na sůl. J. Hypertens. 2002, 20, 721–727. [CrossRef]

15. Capasso, G.; Rizzo, M.; Evangelista, C.; Ferrari, P.; Geelen, G.; Lang, F.; Bianchi, G. Změněná exprese renálních apikálních plazmatických membránových transportérů Na plus v časné fázi genetické hypertenze. Dopoledne. J. Physiol. Ren. Physiol. 2005, 288, F1173–F1182. [CrossRef]

16. Fenton, RA; Knepper, MA Mouse modely a mechanismus koncentrace moči v novém tisíciletí. Physiol. Rev. 2007, 87, 1083–1112. [CrossRef] [PubMed]

17. Komhoff, M.; Laghmani, K. MAGED2: Nová forma prenatálního Bartterova syndromu. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2018, 27, 323–328. [CrossRef]

18. Sands, JM Koncentrace a ředění moči ve stárnoucí ledvině. Semin. Nephrol. 2009, 29, 579–586. [CrossRef]

19. Tian, ​​Y.; Riazi, S.; Khan, O.; Klein, JD; Sugimura, Y.; Verbalis, JG; Ecelbarger, CA Renální ENaC podjednotka, Na-K-2Cl a Na-Cl cotransporter hojnost u starých potkanů ​​F344 x Brown Norway s omezeným přístupem k vodě. Kidney Int. 2006, 69, 304–312. [CrossRef] [PubMed]

20. Schiessl, IM; Castrop, H. Regulace sestřihu a fosforylace NKCC2. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 2015, 24, 457–462. [CrossRef] [PubMed]

21. Davies, M.; Fraser, SA; Galic, S.; Choy, SW; Katerelos, M.; Gleich, K.; Kemp, BE; Montáž, PF; Power, DA Nové mechanismy retence Na plus u obezity: Fosforylace NKCC2 a regulace SPAK/OSR1 pomocí AMPK. Dopoledne. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F96–F106. [CrossRef]

22. Gamba, G. Regulace aktivity NKCC2 zkrácenými izoformami SPAK. Dopoledne. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 306, F49–F50. [CrossRef] [PubMed]

23. Edwards, A.; Castrop, H.; Laghmani, K.; Vallon, V.; Layton, AT Účinky regulace izoformy NKCC2 na transport NaCl v tlusté ascendentní končetině a macula densa: modelovací studie. Dopoledne. J. Physiol. Ren. Physiol. 2014, 307, F137–F146. [CrossRef]

24. Vitale, A.; Denecke, J. Brána endoplazmatického retikula sekreční dráhy. Rostlina. Cell 1999, 11, 615–628. [PubMed]

25. Caplan, MJ Polarita membrány v epiteliálních buňkách: Třídění proteinů a vytvoření polarizovaných domén. Dopoledne. J. Physiol. 1997, 272, F425–F429. [CrossRef]

26. Sun, Z.; Brodsky, JL Kontrola kvality proteinu v sekreční dráze. J. Cell Biol 2019, 218, 3171–3187. [CrossRef] [PubMed]

27. Ruggiano, A.; Foresti, O.; Carvalho, P. Kontrola kvality: Degradace spojená s ER: Kontrola kvality bílkovin a další. J. Cell Biol. 2014, 204, 869–879. [CrossRef] [PubMed]

28. Ruddock, LW; Molinari, M. Zpracování N-glykanu v kontrole kvality ER. J. Cell Sci. 2006, 119, 4373–4380. [CrossRef]

29. Molinari, M. Struktura N-glykanu diktuje rozšíření skládání proteinu nebo začátek likvidace. Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 313–320. [CrossRef]

30. Hebert, DN; Garman, SC; Molinari, M. Glykanový kód endoplazmatického retikula: Sacharidy vázané na asparagin jako značky zrání proteinů a kontroly kvality. Trends Cell Biol. 2005, 15, 364–370. [CrossRef]

31. Igdoura, SA; Herscovics, A.; Lal, A.; Moremen, KW; Morales, ČR; Hermo, L. Alfa-manosidázy zapojené do zpracování N-glykanu vykazují buněčnou specifitu a zřetelnou subkompartmentalizaci v rámci Golgiho aparátu buněk ve varlatech a nadvarlatech. Eur. J. Cell Biol. 1999, 78, 441–452. [CrossRef]

32. Lederkremer, GZ; Glickman, MH Okno příležitosti: Načasování degradace proteinů ořezáváním cukrů a ubikvitinů. Trends Biochem. Sci. 2005, 30, 297–303. [CrossRef] [PubMed]

33. Stanley, P.; Taniguchi, N.; Aebi, M. N-glykany. In Essentials of Glycobiology, 3rd.; Varki, A., Cummings, RD, Esko, JD, Stanley, P., Hart, GW, Aebi, M., Darvill, AG, et al., Eds.; Cold Spring Harbor: New York, NY, USA, 2015; s. 99–111.

34. Barlowe, CK; Miller, EA Biogeneze a provoz sekrečních proteinů v rané sekreční dráze. Genetika 2013, 193, 383–410. [CrossRef]

35. Wu, X.; Rapoport, TA Mechanistický pohled na degradaci proteinů související s ER. Curr. Opin. Cell Biol. 2018, 53, 22–28. [CrossRef]

36. Sun, Z.; Brodsky, JL Degradační dráha modelového špatně složeného proteinu je určena sklonem k agregaci. Mol. Biol Cell. 2018, 29, 1422–1434. [CrossRef]

37. Frešno, I.; Molinari, M. Proteasomální a lysozomální clearance vadných sekrečních proteinů: ER-associated degradation (ERAD) a ER-to-lysosome-associated degradation (ERLAD) pathways. Crit. Biochem. Mol. Biol. 2019, 54, 153–163. [CrossRef] [PubMed]

38. Briant, K.; Johnson, N.; Swanton, E. Systémy kontroly kvality transmembránové domény fungují v endoplazmatickém retikulu a Golgiho aparátu. PLoS ONE 2017, 12, e0173924. [CrossRef] [PubMed]

39. Jensen, TJ; Loo, MA; Pind, S.; Williams, DB; Goldberg, AL; Riordan, JR Mnohonásobné proteolytické systémy, včetně proteazomu, přispívají ke zpracování CFTR. Cell 1995, 83, 129–135. [CrossRef]

40. Ward, CL; Omura, S.; Kopito, RR Degradace CFTR cestou ubikvitin-proteazom. Cell 1995, 83, 121–127. [CrossRef]

41. Gong, Q.; Keeney, DR; Molinari, M.; Zhou, Z. Degradace mutantních kanálů syndromu dlouhého QT typu II s defektním při obchodování ubikvitin-proteazomovou cestou. J. Biol. Chem. 2005, 280, 19419–19425. [CrossRef]

42. O'Donnell, BM; Mackie, TD; Subramanya, AR; Brodsky, JL Degradace renálního draslíkového kanálu spojená s endoplazmatickým retikulem, ROMK, vede k Bartterově syndromu typu II. J. Biol. Chem. 2017, 292, 12813–12827. [CrossRef] [PubMed]

43. Needham, PG; Mikoluk, K.; Dhakarwal, P.; Khadem, S.; Snyder, AC; Subramanya, AR; Brodsky, JL Kotransportér NaCl citlivý na thiazidy je zaměřen na degradaci související s endoplazmatickým retikulem závislou na chaperonu. J. Biol. Chem. 2011, 286, 43611–43621. [CrossRef] [PubMed]

44. Zaarour, N.; Demarec, S.; Defontaine, N.; Zhu, Y.; Laghmani, K. Mnohočetné evolučně konzervované motivy podobné di-leucinu na karboxylovém konci řídí anterográdní obchodování s NKCC2. J. Biol. Chem. 2012, 287, 42642–42653. [CrossRef]

45. Zaarour, N.; Demarec, S.; Defontaine, N.; Mordasini, D.; Laghmani, K. Vysoce konzervovaný motiv na COOH konci diktuje endoplazmatický retikulum a expresi NKCC2 na buněčném povrchu. J. Biol. Chem. 2009, 284, 21752–21764. [CrossRef] [PubMed]

46. ​​Seaayfan, E.; Defontaine, N.; Demarec, S.; Zaarour, N.; Laghmani, K. Protein OS9 interaguje s kotransportérem Na-K-2Cl (NKCC2) a zaměřuje se na jeho nezralou formu pro degradační dráhu spojenou s endoplazmatickým retikulem. J. Biol. Chem. 2016, 291, 4487–4502. [CrossRef]

47. Brodsky, JL Ochranné a destruktivní role, které hrají molekulární chaperony během ERAD (endoplasmic-reticulum-associated degradation). Biochem. J. 2007, 404, 353–363. [CrossRef]

48. Guerriero, CJ; Brodsky, JL Křehká rovnováha mezi skládáním vylučovaných proteinů a degradací související s endoplazmatickým retikulem v lidské fyziologii. Physiol. Rev. 2012, 92, 537–576. [CrossRef]

49. Ahner, A.; Gong, X.; Frizzell, RA Degradace regulátoru transmembránové vodivosti cystické fibrózy: Cross-talk mezi ubikvitylační a SUMOylační cestou. FEBS J. 2013, 280, 4430–4438. [CrossRef]

50. Donnelly, BF; Needham, PG; Snyder, AC; Roy, A.; Khadem, S.; Brodský, JL; Multichaperonové komplexy Subramanya, AR Hsp70 a Hsp90 postupně regulují degradaci a biogenezi spojenou s endoplazmatickým retikulem kotransportérem citlivým na thiazidy. J. Biol. Chem. 2013, 288, 13124–13135. [CrossRef]

51. Benziane, B.; Demarec, S.; Defontaine, N.; Zaarour, N.; Cheval, L.; Bourgeois, S.; Klein, C.; Froissart, M.; Blanchard, A.; Paillard, M.; a kol. Povrchová exprese NKCC2 v savčích buňkách: Down-regulace novou interakcí s aldolázou BJ Biol. Chem. 2007, 282, 33817–33830. [CrossRef]

52. Zaarour, N.; Defontaine, N.; Demarec, S.; Azroyan, A.; Cheval, L.; Laghmani, K. Sekreční nosný membránový protein 2 reguluje exocytickou inzerci NKCC2 do buněčné membrány. J. Biol. Chem. 2011, 286, 9489–9502. [CrossRef]

53. Bakhos-Douaihy, D.; Seaayfan, E.; Demarec, S.; Komhoff, M.; Laghmani, K. Diferenciální účinky STCH a stresem indukovatelného Hsp70 na stabilitu a zrání NKCC2. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 2207. [CrossRef]

54. Herscovics, A.; Schneikert, J.; Athanassiadis, A.; Moremen, KW Izolace cDNA myší Golgi manosidázy, člena genové rodiny konzervované od kvasinek po savce. J. Biol. Chem. 1994, 269, 9864-9871. [CrossRef]

55. Tempel, W.; Karaveg, K.; Liu, ZJ; Rose, J.; Wang, BC; Moremen, KW Struktura myší Golgiho alfa-manosidázy IA odhaluje molekulární základ substrátové specifity mezi alfa1, 2-manosidázami třídy 1 (glykosylhydrolázy z rodiny 47). J. Biol. Chem. 2004, 279, 29774–29786. [CrossRef]

56. Tulsiani, DR; Touster, O. Purifikace a charakterizace manosidázy IA z Golgiho membrán krysích jater. J. Biol. Chem. 1988, 263, 5408–5417. [CrossRef]

57. Hosokawa, N.; Ty, Z.; Tremblay, LO; Nagata, K.; Herscovics, A. Stimulace ERAD chybně složeného nulového hongkongského alfa1- antitrypsinu pomocí Golgiho alfa1,2-manosidáz. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007, 362, 626–632. [CrossRef] [PubMed]

58. Ogen-Shtern, N.; Avezov, E.; Shenkman, M.; Benyair, R.; Lederkremer, GZ Mannosidase IA je ve vezikulách kontroly kvality a podílí se na zacílení glykoproteinu na ERAD. J. Mol. Biol. 2016, 428, 3194–3205. [CrossRef]

59. Iannotti, MJ; Figard, L.; Sokáč, AM; Sifers, RN Golgiho lokalizovaná manosidáza (MAN1B1) hraje neenzymatickou roli strážce při kontrole kvality biosyntézy proteinů. J. Biol. Chem. 2014, 289, 11844–11858. [CrossRef] [PubMed]

60. Pan, S.; Cheng, X.; Sifers, RN Golgiho umístěné endoplazmatické retikulum alfa-1, 2-manosidáza přispívá k získávání substrátů ERAD prostřednictvím přímé interakce s gama-COP. Mol. Biol. Buňka 2013, 24, 1111–1121. [CrossRef] [PubMed]

61. Shaukat, I.; Bakhos-Douaihy, D.; Zhu, Y.; Seaayfan, E.; Demarec, S.; Frachon, N.; Weber, S.; Komhoff, M.; Vargas-Poussou, R.; Laghmani, K. Nové poznatky o úloze degradace spojené s endoplazmatickým retikulem u Bartterova syndromu typu 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. Dva systémy degradace spojené s endoplazmatickým retikulem (ERAD) pro novou variantu mutantního dysferlinu: Ubiquitin/proteazom ERAD(I) a autofagie/lysozom ERAD(II). Hučení. Mol. Genet. 2007, 16, 618–629. [CrossRef]

63. Bernasconi, R.; Molinari, M. ERAD a ERAD tuning: Likvidace nákladu a ERAD regulátorů ze savčího ER. Curr. Opin. Buňka. Biol. 2011, 23, 176–183. [CrossRef]

64. Arvan, P.; Zhao, X.; Ramos-Castaneda, J.; Chang, A. Kontrola kvality sekreční dráhy působící v Golgiho, plasmalemma a endosomálních systémech. Doprava 2002, 3, 771–780. [CrossRef]

65. Stolz, A.; Wolf, DH Degradace proteinů spojená s endoplazmatickým retikulem: Cesta do pekla za asistované průvodkyně. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1803, 694–705. [CrossRef] [PubMed]

66. Wang, F.; Song, W.; Brancati, G.; Segatori, L. Inhibice degradace spojené s endoplazmatickým retikulem zachraňuje přirozené skládání při nemocech se ztrátou funkce nesprávného skládání proteinů. J. Biol. Chem. 2011, 286, 43454–43464. [CrossRef] [PubMed]

67. Tokunaga, F.; Brostrom, C.; Koide, T.; Arvan, P. Degradace chybně složených N-vázaných glykoproteinů spojená s endoplazmatickým retikulem (ER) je potlačena po inhibici ER manosidázy IJ Biol. Chem. 2000, 275, 40757–40764. [CrossRef] [PubMed]

68. Groisman, B.; Shenkman, M.; Ron, E.; Pro dodání glykoproteinu z EDEM1 do XTP3-B a kroky degradace spojené s pozdním endoplazmatickým retikulem je vyžadována úprava Lederkremer, GZ Mannose. J. Biol. Chem. 2011, 286, 1292–1300. [CrossRef] [PubMed]

69. Vargas-Poussou, R.; Feldmann, D.; Vollmer, M.; Konrád, M.; Kelly, L.; van den Heuvel, LP; Tebourbi, L.; Brandis, M.; Karolyi, L.; Hebert, SC; a kol. Nové molekulární varianty genu kotransportéru Na-K-2Cl jsou zodpovědné za prenatální Bartterův syndrom. Dopoledne. J. Hum. Genet. 1998, 62, 1332–1340. [CrossRef] [PubMed]

70. Helenius, A.; Aebi, M. Role N-vázaných glykanů v endoplazmatickém retikulu. Annu. Biochem. 2004, 73, 1019–1049. [CrossRef]

71. Spiro, RG Role N-vázaných polymanózových oligosacharidů při zacílení glykoproteinů pro degradaci spojenou s endoplazmatickým retikulem. Cell Mol. Life Sci. 2004, 61, 1025–1041. [CrossRef]

72. Marcus, NY; Perlmutter, inhibitory DH glukosidázy a manosidázy zprostředkovávají zvýšenou sekreci mutantního alfa1 antitrypsinu ZJ Biol. Chem. 2000, 275, 1987–1992. [CrossRef]

73. Liu, Y.; Choudhury, P.; Cabral, CM; Sifers, RN Intracelulární likvidace neúplně složeného lidského alfa1-antitrypsinu zahrnuje uvolnění z kalnexinu a posttranslační úpravu asparaginem vázaných oligosacharidů. J. Biol. Chem. 1997, 272, 7946–7951. [CrossRef] [PubMed]

74. Cabral, CM; Liu, Y.; Sifers, RN Rozdělení kontroly kvality glykoproteinu v sekreční dráze. Trends Biochem. Sci. 2001, 26, 619–624. [CrossRef]

75. Ermonval, M.; Kitzmuller, C.; Mir, AM; Cacan, R.; Ivessa, NE N-glykanová struktura krátkotrvající varianty riboforinu I exprimovaná v MadIA214 glykosylaci defektní buněčné linii odhaluje roli manosidázy, která není ER manosidázou I, v procesu degradace glykoproteinu. Glycobiology 2001, 11, 565–576. [CrossRef] [PubMed]

76. Foulquier, F.; Peřina, S.; Klein, A.; Mir, AM; Chirat, F.; Cacan, R. Degradace glykoproteinů nesoucích druhy Man5GlcNAc2 a Man9GlcNAc2 v buněčné linii MI8-5 CHO spojená s endoplazmatickým retikulem. Eur. J. Biochem. 2004, 271, 398–404. [CrossRef]

77. Avezov, E.; Frenkel, Z.; Ehrlich, M.; Herscovics, A.; Lederkremer, GZ Manosidáza I endoplazmatického retikula (ER) je kompartmentalizovaná a potřebná pro úpravu N-glykanu na Man5-6GlcNAc2 při degradaci spojené s glykoproteinem ER. Mol. Biol. Cell 2008, 19, 216–225. [CrossRef]

78. Hosokawa, N.; Tremblay, LO; Ty, Z.; Herscovics, A.; Wada, I.; Nagata, K. Enhancement of endoplasmic reticulum (ER) degradation of misfolded Null Hong Kong alpha1-antitrypsin by human ER mannosidase IJ Biol. Chem. 2003, 278, 26287–26294. [CrossRef]

79. Sifers, RN Buněčná biologie. Degradace bílkovin odblokována. Science 2003, 299, 1330–1331. [CrossRef]

80. Wu, Y.; Swulius, MT; Moremen, KW; Sifers, RN Objasnění molekulární logiky, podle které je špatně poskládaný alfa 1-antitrypsin přednostně vybírán pro degradaci. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 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.; a kol. EDEM3, rozpustný homolog EDEM, zvyšuje glykoproteinovou degradaci spojenou s endoplazmatickým retikulem a ořezávání manózy. J. Biol. Chem. 2006, 281, 9650–9658. [CrossRef]

82. Olivari, S.; Cali, T.; Salo, KE; Paganetti, P.; Ruddock, LW; Molinari, M. EDEM1 reguluje degradaci spojenou s ER urychlením demanosylace polypeptidů s defektem skládání a inhibicí jejich kovalentní agregace. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006, 349, 1278–1284. [CrossRef] [PubMed]

83. Bieberich, E.; Bause, E. Man9-manosidáza z lidské ledviny je exprimována v COS buňkách jako Golgiho rezidentní transmembránový N-glykoprotein typu II. Eur. J. Biochem. 1995, 233, 644–649. [CrossRef] [PubMed]

84. Velasco, A.; Hendricks, L.; Moremen, KW; Tulsiani, DR; Touster, O.; Farquhar, MG Typově závislé variace v subcelulární distribuci alfa-manosidázy I a 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-manosidáza z prasečích jater je membránový protein typu II, který sídlí v endoplazmatickém retikulu. cDNA klonování a exprese enzymu v COS 1 buňkách. Eur. J. Biochem. 1997, 246, 681-689. [CrossRef]

86. Ron, E.; Shenkman, M.; Groisman, B.; Izenshtein, Y.; Leitman, J.; Lederkremer, GZ Bypass dodání glykoproteinu závislého na glykanu do ERAD pomocí up-regulovaného EDEM1. Mol. Biol. Cell 2011, 22, 3945–3954. [CrossRef]

87. Casagrande, R.; Stern, P.; Diehn, M.; Shamu, C.; Osario, M.; Zuniga, M.; Hnědá, PO; Ploegh, H. Degradace proteinů z ER S. cerevisiae vyžaduje intaktní rozloženou dráhu proteinové odezvy. Mol. Cell 2000, 5, 729–735. [CrossRef]

88. Schroder, M.; Kaufman, RJ ER stres a rozložená proteinová odpověď. 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 reguluje mutantní patogenezi spojenou s VCP a apoptózu indukovanou stresem endoplazmatického retikula. PLoS Genet. 2014, 10, e1004675. [CrossRef] [PubMed]

90. Houck, SA; Singh, S.; Cyr, DM Buněčné reakce na špatně složené proteiny a proteinové agregáty. Metody Mol. Biol. 2012, 832, 455–461. [CrossRef] [PubMed]

91. Chaudhuri, TK; Paul, S. Nemoci s nesprávným skládáním bílkovin a terapeutické přístupy založené na chaperonech. FEBS J. 2006, 273, 1331–1349. [CrossRef]

92. Yadav, K.; Yadav, A.; Vashistha, P.; Pandey, viceprezident; Dwivedi, UN Protein Misfolding Diseases a terapeutické přístupy. Curr. Protein. Pept. Sci. 2019, 20, 1226–1245. [CrossRef]

93. Fresno, I.; Molinari, M. Přeměna endoplazmatického retikula: ER-stránka a další příchutě v selektivní a neselektivní ER clearance. F1000Res 2018, 7, 454. [CrossRef]

94. Okiyoneda, T.; Apaja, PM; Lukacs, GL Kontrola kvality proteinů na plazmatické membráně. Curr. Opin. Cell Biol. 2011, 23, 483–491. [CrossRef]

95. Caldwell, SR; Hill, KJ; Cooper, AA Degradace substrátů kontroly kvality endoplazmatického retikula (ER) vyžaduje transport mezi ER a Golgiho. J. Biol. Chem. 2001, 276, 23296–23303. [CrossRef] [PubMed]

96. Taxis, C.; Vogel, F.; Wolf, DH Provoz ER-Golgi je nezbytným předpokladem pro účinnou degradaci ER. Mol. Biol. Cell 2002, 13, 1806–1818. [CrossRef] [PubMed]

97. Vashist, S.; Chybně složené proteiny Ng, DT jsou tříděny sekvenčním kontrolním mechanismem kontroly kvality ER. J. Cell Biol. 2004, 165, 41–52. [CrossRef] [PubMed]

98. Schmidt, O.; Weyer, Y.; Baumann, V.; Widerin, MA; Eising, S.; Angelová, M.; Schleiffer, A.; Kremser, L.; Lindner, H.; Petr, M.; a kol. Endosomová a Golgiho asociovaná degradace (EGAD) membránových proteinů reguluje metabolismus sfingolipidů. EMBO J. 2019, 38, e101433. [CrossRef]

99. Pan, S.; Wang, S.; Utama, B.; Huang, L.; Blok, N.; Estes, MK; Moremen, KW; Sifers, RN Golgiho lokalizace ERManI definuje prostorovou separaci systému kontroly kvality savčích glykoproteinů. 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 a Kamel Laghmani 1,2,

1 Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université de Paris, F-75006 Paříž, Francie; sylvie.demaretz@sorbonne-universite.fr (SD); elie.seaayfan@uni-marburg.de (ES); dalal.bakhos_aldouaihy@sorbonne-universite.fr (DB-D.); nadia.frachon@sorbonne-universite.fr (NF)

2 CNRS, ERL8228, F-75006 Paříž, Francie

3 Divize dětské nefrologie a transplantací, Univerzitní dětská nemocnice, Philipps-University, 35043 Marburg, Německo; Martin.Koemhoff@uk-gm.de