泛凋亡!TRIM56調節YBX1泛素化降解
脊髓損傷(SCI)是中SHU神經系統嚴重損傷,治LIAO 極具挑戰。促炎性細胞死亡影響神經炎癥和損傷預后。PANoptosis是新發現的促炎性細胞死亡類型,通過PANoptosome調節多種細胞死亡執行分子JI活,為SCI治LIAO 提供新靶點,但其具體作用和機制尚待闡明。
2024年9月,浙江大學醫學院***附屬醫院團隊在Advanced Science(IF=14.3)上,發表“TRIM56 Modulates YBX1 Degradation to Ameliorate ZBP1-Mediated Neuronal PANoptosis in Spinal Cord Injury”的研究成果。揭示了YBX1在SCI發病機理中調節ZBP1介導的PANoptosis的新功能,為SCI的治LIAO 策略提供了新的見解。
圖形摘要:
Highlights如下:
1)SCI后神經元中的YBX1表達明顯增加。
2)YBX1通過ZBP1介導PANoptosis,促進脊髓損傷。
3)機制上,TRIM56與YBX1結合,促進其泛素化,從而加速其降解,導致YBX1穩定Zbp1 mRNA能力下降,ZBP1的表達減少,進一步減弱ZBP1介導的PANoptosis,抑制脊髓損傷。
表達相關性:
SCI后神經元中的YBX1表達明顯增加。
功能研究:
YBX1敲除抑制神經元的PANoptosis,促進脊髓損傷后的功能恢復。
機制研究:
(1)YBX1通過調節Zbp1的穩定性來調節脊髓損傷后神經元的PANoptosis
YBX1是一個重要的細胞內RBP,因此YBX1可能通過影響相關RNA影響脊髓損傷小鼠的預后。RIP-seq實驗發現,YBX1-RIP組中Zbp1的富集程度高于IgG組(圖1a)。RIP-PCR實驗結果也支持這一結果(圖1b)。而WB和qPCR實驗表明,Zbp1 mRNA的豐度和ZBP1的蛋白表達與YBX1表達的變化相關(圖1c-e)。結果表明,YBX1通過增加Zbp1的穩定性來促進ZBP1的蛋白表達。
后續的功能研究結果顯示,ZBP1敲除可有效抑制YBX1過表達引起的Cle-CASP1、GSDMD-N、Cle-CASP3、p-RIPK3和p-MLKL水平升高,及IL-18和IL-1β水平升高(圖1f-i)。表明ZBP1介導的PANoptosis在SCI后神經元中發生,并受YBX1調節。
圖1 YBX1通過調節Zbp1的穩定性來調節脊髓損傷后神經元的PANoptosis(Ref. Fig 3/S4-7)
(2)TRIM56 與 YBX1 相互作用
第一步,確定調節YBX1表達的潛在機制---泛素-蛋白酶體降解途徑
為了進一步確定調節YBX1表達的潛在機制,泛素-蛋白酶體降解途徑和自噬-溶酶體途徑是細胞內蛋白質降解的兩種重要途徑。用MG132、3MA和CQ處理原代神經元(3MA是一種普遍使用的抑制細胞自噬的抑制劑,可抑制III類PI3K;CQ通過增加酸性內體/溶酶體的pH值來破壞溶酶體功能;MG132是一種普遍使用的泛素-蛋白酶體降解途徑抑制劑。),發現MG132處理后,YBX1的表達水平升高(圖2a)。表明泛素-蛋白酶體降解途徑可能是YBX1在神經元中的主要調節機制。
第二步,確定TRIM56與YBX1相互作用
IP-MS和分子對接分析顯示,E3泛素連接酶TRIM56與YBX1強結合(圖2b-e)。細胞水平內源性、外源性Co-IP實驗證實TRIM56與YBX1相互作用(圖2f-h)。另外,Co-IP實驗分析發現,在SCI模型小鼠和OGD處理過的神經元中,TRIM56的表達及其與YBX1的結合均減少(圖2i-j)。表明TRIM56與YBX1之間存在相互作用。
第三步,確定TRIM56與YBX1相互作用的結合區域
構建一系列截短的Myc標簽YBX1載體,進行Co-IP實驗,以確定YBX1 TRIM56特異性結合的區域。Co-IP結果顯示,TRIM56只與YBX1的M3(Δ126-324)片段結合(圖2k-l)。表明TRIM56與YBX1之間存在直接相互作用。
圖2 TRIM56與YBX1 相互作用(Ref. Fig 4/S9)
(3)TRIM56促進YBX1的泛素化和降解
第一步,TRIM56促進YBX1降解
為了明確調節TRIM56是否會影響YBX1的泛素化和降解。發現添加MG132可以消除TRIM56過度表達導致的YBX1表達下降,而該處理對Ybx1 mRNA水平沒有影響(圖3a-b)。CHX用于抑制細胞內蛋白質合成,在該條件下,發現TRIM56的過表達明顯縮短YBX1的半衰期,而沉默TRIM56則明顯延長YBX1的半衰期(圖3c-f)。
第二步,TRIM56促進YBX1的泛素化降解
Co-IP分析顯示,TRIM56過表達后,YBX1的泛素化水平明顯增加,而YBX1的表達則明顯降低(圖3g-h)。分別構建TRIM56 WT、突變體,進行Co-IP實驗,發現TRIM56的過表達明顯促進YBX1的泛素化和降解,但C21/24A突變體TRIM56沒有這種效果(圖3i-k)。此外,當過表達C21/24A突變體時,不會發生因TRIM56過表達導致的YBX1半衰期縮短(圖3l)。結果表明TRIM56直接泛素化YBX1,以促進其蛋白酶體降解。
圖3 TRIM56促進YBX1的泛素化和降解(Ref. Fig 5)
結論:該研究利用蛋白質組發現SCI后神經元中的YBX1表達明顯增加。功能上,YBX1敲除促進脊髓損傷后的功能恢復。機制上,TRIM56與YBX1結合并促進其泛素化,從而加速其降解,導致YBX1保護Zbp1 mRNA穩定性降低、表達下降,從而抑制ZBP1介導的PANoptosis,進而抑制脊髓損傷。為SCI的治LIAO 策略提供了新的見解。