Nature子刊 | 李建明等揭示拟南芥降解错误蛋白质的独特机制

内质网相关降解（ERAD）是ER介导的蛋白质控制系统的组成部分，它不断监测分泌蛋白和膜蛋白的折叠状态，修复错误折叠的蛋白质，并降解不可修复的末端错误折叠蛋白。ERAD是一种高度保守的降解机制，涉及底物识别，ER膜细胞质表面的泛素化，ER膜嵌入的逆转录子的逆转录，以及细胞溶质蛋白酶体的最终降解。最近的研究表明，拟南芥具有类似的Hrd1介导的ERAD机制。但是，对植物Hrd1 ERAD复合物的了解仍然有限。例如，关于拟南芥Hrd1复合物的组成和组织知之甚少，并且尚待确定拟南芥Hrd1 ERAD复合物是否含有Der1 /Derlin同系物。2019年8月2日，中科院上海逆境中心作为第一通讯单位，华南农业大学林学与风景园林学院李建明、Liu Linchuan作为通讯作者在Nature Communications上发表题为“PAWH1 and PAWH2 are plant-specificcomponents of an Arabidopsis endoplasmic reticulum-associated degradationcomplex”的文章，用蛋白质组学方法鉴定与EBS7和Hrd1a相互作用的蛋白质。并且生物化学和遗传学研究表明，两种旁系同源的拟南芥蛋白，称为PAWH1和PAWH2，是拟南芥Hrd1 ERAD机制的关键核心成分。为了测试PAWH是否直接与Hrd1a和EBS7相互作用，研究人员进行了三次实验。第一个是酵母双杂交测定，其中预测的含AIM24结构域的PAWH1（PAWH1-N260）的N末端260个氨基酸（AAs）或PAWH2的257个AA（PAWH2-N257）和N末端可溶性含有其N-末端142AAs（EBS7-N142）或Hrd1a（Hrd1a-CD）的细胞质环指结构域的EBS7结构域。这些分析表明，尽管PAWH1-N260（也是PAWH2-N257）与EBS7-N142片段相互作用良好，但它未能与之前显示与EBS7-N142片段39相互作用的Hrd1a-CD相互作用。第二个实验是烟草叶表皮细胞中的瞬时双分子荧光互补测定，使用全长PAWH1和PAWH2在其N末端与黄色荧光蛋白的N末端融合（nYFP-PAWH1和NYFP-PAWH2）和在其N-末端与YFP的C-末端半部融合的全长EBS7（cYFP-EBS7）或在其C-末端与CYFP融合的全长Hrd1a（Hrd1a-cYFP）。在共表达nYFP-PAWH1或nYFP-PAWH2与cYFP-EBS7的烟草叶细胞中检测到黄色荧光信号，在共表达nYFP-PAWH1或nYFP-PAWH2与Hrd1a-cYFP的烟草叶细胞中未检测到荧光信号。验证两个EBS7 / Hrd1a相互作用的PAWH此外，使用抗EBS7抗体，抗Hrd1a抗体和抗PAWH抗体对来自野生型拟南芥幼苗的总蛋白进行了Co-IP实验鉴定PAWH1和PAWH2蛋白。抗EBS7抗体不仅免疫沉淀内源性EBS7蛋白，而且还使Hrd1a和两种PAWH蛋白降解。相比之下，在类似的coIP测定中没有检测到Hrd1a和PAWHs。这些结果表明PAWH1 / 2可直接结合EBS7但不能直接结合Hrd1a，并且coIP检测到的Hrd1a-PAWH1 / 2关联可能由已知与Hrd1a直接相互作用的EBS7介导。内质网相关降解（ERAD）是通过含有几种高度保守的ER-锚定泛素连接酶的复合物降解错误折叠蛋白的独特机制。拟南芥具有类似的ERAD机制，但是对这种机制的了解有限。该研究报告了两个密切相关的拟南芥蛋白，蛋白质相关的Hrd1-1（PAWH1）和PAWH2，定位于ER膜，并通过EMS诱变的Bri1抑制剂7（EBS7）与Hrd1结合，后者是Hrd1复合物的植物特异性组分，同时消除两种PAWH组成性地激活未折叠的蛋白质反应并损害胁迫耐受性。重要的是，pawh1pawh2双突变降低了EBS7和Hrd1的蛋白质丰度，并抑制了几种ERAD底物的降解。该研究不仅发现了拟南芥Hrd1复合物的其他植物特异性成分，而且还揭示了调节Hrd1稳定性的独特机制。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11480-7
（责任编辑：tqh）