Комплекс BCAS3-C16orf70 — новый участник в системе аутофагии млекопитающих
Аутофагия — это внутриклеточный процесс деградации компонентов цитоплазмы и поврежденных органелл. Исследователи из проекта по изучению убиквитина в TMIMS изучают молекулярный механизм митофагии — селективной аутофагии для устранения поврежденных митохондрий. PINK1 (серин/треонинкиназа) и паркин (лигаза убиквитина: E3) совместно убиквитинируют белки наружной мембраны поврежденных митохондрий, после чего цепи убиквитина распознаются как сигналы для деградации посредством аутофагии. Дисфункция митофагии приводит к снижению качества митохондрий с избыточной продукцией АФК и связана с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона.
В системе аутофагии компоненты клетки, предназначенные для деградации, поглощаются мембранами, обогащенными фосфатидилинозитол-3-фосфатом (PI3P). Мембраны удлиняются и замыкаются, образуя аутофагосомы, которые затем сливаются с лизосомами для деградации содержимого. Многие белки функционируют в системе аутофагии и были первоначально идентифицированы с помощью генетического скрининга в дрожжах Saccharomyces cerevisiae и нематоде Caenorhabditis elegans. Основные белки аутофагии эволюционно консервативны от дрожжей до человека. Однако у млекопитающих должны существовать неидентифицированные белки аутофагии, а вспомогательные компоненты, делеции отдельных генов которых проявляются лишь как слабые дефекты в активности аутофагии, могли быть пропущены при таких типах генетического скрининга.
В этом исследовании, иммунопреципитируя хорошо известный белок аутофагии WIPI1 в условиях, индуцирующих паркин-опосредованную митофагию, исследователи идентифицировали человеческие белки BCAS3 (Breast Carcinoma Amplified Sequence 3) и C16orf70 (chromosome 16 open reading frame 70) как новые белки, участвующие в аутофагии.
В то время как BCAS3 и C16orf70 рассеяны в цитоплазме в нормальных условиях, они накапливались вокруг поврежденных митохондрий после индукции митофагии. Они также формировали пункты в цитоплазме в ответ на голодание по аминокислотам, что предполагает рекрутирование BCAS3 и C16orf70 к аутофагосоме как при неселективной, так и при селективной аутофагии. Затем исследователи обнаружили, что BCAS3 и C16orf70 взаимодействуют друг с другом, и это взаимодействие необходимо для их накопления на месте формирования аутофагосомы.
Эффективность аутофагии в ответ на повреждение митохондрий и голодание по аминокислотам не была затронута делециями генов BCAS3 и/или C16orf70, по крайней мере, в культивируемых клетках. С другой стороны, сверхэкспрессия комплекса BCAS3-C16orf70 нарушает сборку нескольких ключевых белков аутофагии. Эти данные демонстрируют важные вспомогательные функции BCAS3 и C16orf70 в системе аутофагии.
Кроме того, компьютерное структурное моделирование BCAS3 с последующим мутационным анализом в иммуноцитохимии и in vitro анализах связывания с фосфоинозитидами указывает на то, что BCAS3 напрямую связывает фосфатидилинозитол-3-фосфат на мембранах аутофагосом.