Sbardunau Gorfynegiant GRP78 PINC1-Mitophagi Niwro-amddiffynnol Cyfryngol IP3R Rhan 3

3.1.3. Sefydlu Mitophagi gan GRP78 Overexpression Cyfryngu Neuroprotection

Fe wnaethom ddamcaniaethu y gallai niwroamddiffyniad cyfryngol GRP fod trwy awtophagi dewisol mitocondria i gyflymu'r broses o dynnu organynnau diffygiol.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae mwy a mwy o astudiaethau wedi dangos bod mitocondria yn chwarae rhan bwysig wrth ffurfio a chynnal cof. Mae mitocondria yn organ bwysig mewn celloedd sy'n gyfrifol am gynhyrchu egni. Yn ogystal, mae mitocondria hefyd yn ymwneud â rheoleiddio'r metaboledd celloedd cyfan a chydbwysedd adweithiau rhydocs. Mae astudiaethau diweddar hefyd wedi canfod y gall mitocondria hefyd effeithio ar gadarnhau cof hirdymor trwy reoleiddio newidiadau mewn cyffroedd niwronau.

Mae Mitocondria yn gyfrifol am fetaboledd ocsideiddiol mewn celloedd, ac mae egni celloedd yn cael ei drosglwyddo'n bennaf trwy adenosine triphosphate (ATP) mewn mitocondria. Mae gan niwronau, fel unedau trosglwyddo gwybodaeth y corff dynol, alw arbennig o uchel am ynni, felly mae swyddogaeth arferol eu mitocondria iach yn hanfodol ar gyfer nodweddion ffisiolegol niwronau a swyddogaeth arferol y system nerfol. Mae ymchwilwyr wedi canfod y bydd iechyd mitocondria yn cael ei niweidio yng nghyflwr afiechyd neu heneiddio a bydd eu swyddogaeth yn dirywio, gan arwain at ddirywiad mewn swyddogaeth niwronaidd a gallu cof yr effeithir arno.

Mae ffurfio a chynnal cof yn gofyn am gydlyniad cymhleth rhwng niwronau, synapsau, a mitocondria ar yr un pryd. Yn y synapsau ar ddiwedd niwronau, mae mitocondria wedi'u lleoli rhwng niwronau a chelloedd glial sy'n cynnal niwronau. Mae'r synapsau hyn yn cyflwyno strwythur penodol ac maent yn blastig iawn, y gellir eu haddasu yn unol ag anghenion cof a dysgu. Mae Mitocondria yn debyg i "ganolfan gynhyrchu" synapsau, gan ddarparu'r egni a'r sylweddau sydd eu hangen ar niwronau a synapsau, a all reoleiddio cyffroedd niwronau yn gyflym a chynnal plastigrwydd a sefydlogrwydd hirdymor synapsau.

Cyfeiriad ymchwil arall sy'n ymwneud â mitocondria a chof yw trin celloedd trwy ffactorau sy'n gysylltiedig â thrawsnewid (math o brotein). Gall y driniaeth hon wella swyddogaeth mitocondriaidd, cynyddu cyfradd metabolig, a diogelu iechyd niwronau a synapsau. Yn seiliedig ar yr astudiaethau hyn, awgrymir, trwy gryfhau iechyd mitocondria, y gallwn wella ein cof a'n gallu deallusol wrth leihau'r risg o Alzheimer a chlefydau niwrolegol eraill.

I grynhoi, mae mitocondria yn rhan annatod o ffurfio a chynnal cof. Mae iechyd mitocondria yn hanfodol ar gyfer swyddogaeth arferol niwronau a synapsau ac ar gyfer cynnal plastigrwydd a sefydlogrwydd hirdymor. Dylem roi sylw i ddeiet, ymarfer corff, ac arferion ffordd o fyw i gynnal iechyd mitocondria, lleihau'r risg o Alzheimer a chlefydau niwrolegol eraill, a gwella ein deallusrwydd a'n cof. Gellir gweld bod angen i ni wella cof, a gall Cistanche wella cof yn sylweddol oherwydd gall hefyd reoleiddio cydbwysedd niwrodrosglwyddyddion, megis cynyddu lefelau acetylcholine a ffactorau twf, sy'n bwysig iawn ar gyfer cof a dysgu. Yn ogystal, gall Cistanche deserticola wella llif y gwaed a hyrwyddo darpariaeth ocsigen, a all sicrhau bod yr ymennydd yn cael maeth ac egni digonol, a thrwy hynny wella bywiogrwydd a dygnwch yr ymennydd.

Cliciwch gwybod ffyrdd i wella'ch cof

I gefnogi'r rhagdybiaeth hon, profwyd bod GRP78 yn hyrwyddo macroautophagy [4] (y cyfeirir ato o hyn ymlaen fel awtophagy).

Ceisiwyd pennu a oedd awtoffagi yn angenrheidiol ar gyfer niwroamddiffyniad a achosir gan GRP gan ddefnyddio sawl modulatydd awtophagi â nodweddion da: rapamycin, sy'n actifadu awtophagi trwy atal mTORC1, a dau atalydd y fflwcs awtophagi: 3-methyladenine (3- }}MA), atalydd ffosffatidylinositolkinase dosbarth III PI3K, a LY294002, atalydd dosbarth I PI3K.

Gostyngodd y tri modulatydd awtophagi gyfraddau goroesi mewn grwpiau GFP a GRP78 mewn celloedd a driniwyd gan Tun o gymharu â cherbyd (Ffigur 4A). Roedd y canlyniadau hyn yn awgrymu bod cychwyn awtoffagy yn gywir, trwy'r llwybr PI3K-Beclin1, a fflwcs hwyr yn angenrheidiol, er nad yn ddigonol, ar gyfer effeithiau niwro-amddiffynnol gorfynegiant GRP78 mewn celloedd dan straen ER.

Ffigur 3. Mae gorfynegiant GRP78 yn achub camweithrediad mitocondriaidd mewn celloedd NSC34 dan straen. (A) Immunoblot a bar graff yn dangos y lefelau o GRP78 mewn celloedd NSC34 nucleofected gyda fector plasmid i overexpress GRP78 neu reoli proteinas nad ydynt yn gysylltiedig (GFP). (B) Canran goroesiad GFP- neu GRP78-sy'n mynegi celloedd NSC34 (yn golygu ± SEM) ar ôl 24 h mewn cyfrwng sy'n cynnwys 1 µg/mL tunicamycin (Tun) (chwith) neu 10 µM nocodazole (dde) wedi'i bennu gan ddefnyddio assay MTT (n=4; * p < 0.005,** p < 0.001 vs. GFP, prawf-t myfyriwr ). (C) dadansoddiad meintiol o fflworoleuedd MitoSOX mewn celloedd overexpressing GFP orGRP78 a thrin gyda Tun neu gerbyd (chwith) neu efavirenz (EFV) fel rheolaeth neu gerbyd (dde). (D) dadansoddiad meintiol o fflworoleuedd TMRM mewn celloedd overexpressing GFP neu GRP78 a thrin gyda Tun neu gerbyd (chwith) neu EFV neu gerbyd (dde) (GFP-Veh yw'r grŵp rheoli). (E) Chwith: Dadansoddiad cynrychioliadol o grynodiad O2 (gan ddefnyddio electrod O2 Clark-math) fel swyddogaeth amser mewn celloedd sy'n gorfynegi GFP neu GRP78 a'u trin â Tun. Ar y dde: Defnydd O2 ar ôl 5 h o Tuntreatment mewn celloedd overexpressing GFP neu GRP78 (GFP-Veh yw'r grŵp rheoli) (n=4; * p < 0.05 vs. Veh-GFP, # p < 0.05 vs.GRP78, ANOVA unffordd).

Ffigur 4. Mae tagio mitocondria ar gyfer mitophagi yn freintiedig gan orfynegiant GRP78. (A) Graff bar o ganran celloedd hyfyw NSC34 (cymedr ± SEM) niwclear wedi'i gnewyllo â naill ai GFP neu GRP78 plasmidau a'i drin â Tun neu gyfuniad o Tun gyda modulatyddion awtoffagy: rapamycin (RAPA), 3MA, neu LY-902, yn ymwneud â cerbyd rheoli (Veh), a bennir gan assayMTT 24 h ar ôl triniaeth (GFP-Veh yw'r grŵp rheoli) (n=4–8, * p < 0.05 vs.

Cerbyd-GFP; # p < 0.05 vs. Tun-GFP).(B) Delweddau cydffocal cynrychioliadol o gelloedd wedi'u cnewyllo â PARK2-HA plasmid yn unig (top, paneli canol, rheolydd) neu gyda GRP78 plasmid (paneli gwaelod) wedi'i drin â naill ai cerbyd (Veh) neu Tun (5 h) ac wedi'i imiwneiddio ar gyfer HA (gwyrdd) aHSP60 (coch); bar graddfa=10 µm. (C) Cyfartaledd ± SEM cyfernod cydberthynas Pearson o gydleoli Parkin a Hsp60 o grwpiau Veh, Tun, a Tun+GRP78 (n=4; * p < 0.05 vs Parkin-Veh, # p < 0.05 vs.

Parkin-Tun, ANOVA unffordd). (D) Chwith, blotiau gorllewinol ar gyfer proteinau a nodir yn y ffracsiynau cyfun mitocondriaidd (mito) a sytosolig (cyto) o GFP- orGRP78-gelloedd gorfynegi wedi'u trin â cherbyd neu Tun am 5 h. Y proteinau a ddadansoddwyd yw OPA-1, CV- , PDI, GRP78, gweddillion Ubiquitinated, LC3, ac actin. Ar y dde, graffiau bar o'r newid plyg cyfartalog o GRP78 yn y ddau ffracsiynau cyfun ac LC{{1{{20}}}II yn y ffracsiwn mitocondriaidd o'i gymharu ag actin (cytosol) neu is-uned beta y cymhlyg V (CV-B) (mitochondria) yn y grŵp GFP. (E) Graff bar o ganran y celloedd hyfyw (yn golygu ± SEM) overexpressing GFP neu GRP78 proteinau andtreated gyda Tun yn unig neu mewn cyfuniad â CCCP, CSA, neu BAPTA-AM, a bennir gan assay MTT 24 h ar ôl treatmentconcerning rheoli cerbyd-drin celloedd. (F) Graff bar tebyg o hyfywedd celloedd ar gyfer celloedd sy'n cael eu trin â thapsigargin (THA) gyda neu heb CCCP (GFP-Veh yw'r grŵp rheoli) (n=4–8, mewn 3 arbrawf gwahanol, * p < 0.05 vs . rheoli-Veh;# p < 0.05 vs. GRP78-Tun).

Nid yw Parkin bob amser yn cymryd rhan mewn mitophagi oherwydd gellir ei sbarduno hefyd trwy fecanweithiau amgen [46]. Er mwyn canfod a yw Parkin yn rhan o'r effaith gyfryngol GRP, fe wnaethom bennu lleoliad isgellog Parkin â thag HA wedi'i fynegi mewn celloedd NSC34 gyda straen ER a hebddo.

Trwy ficrosgopeg confocal, gwelsom fod Parkin wedi'i ddosbarthu ledled y gell NSC34 ar ôl 5 awr o driniaeth cerbyd neu Tun (Ffigur 4B). Mewn cyferbyniad, mewn celloedd yn gorfynegi GRP78, bu cynnydd yn y cydleoli Parkin â HSP60, sef protein mitocondriaidd. , gan awgrymu targedu'r fformitoffagi organelle hwn (Ffigur 4B, C).

Yn ogystal, rydym yn ynysu'r ffracsiynau mitocondriaidd a cytosolic o gelloedd a overexpressed naill ai GFP neu GRP78 ac yn cael eu trin gyda Tun neu gerbyd fel rheolaeth ar 5 h ar ôl y sarhad. Cadarnhawyd purdeb ffracsiynau mitocondriaidd cyfun trwy ddadansoddi presenoldeb OPA1 a CV , ac absenoldeb protein preswylydd ER, yr isomerase proteindisulfide (PDI) (Ffigur 4D).

Yn ddiddorol, gwelsom hefyd duedd i gynyddu digonedd GRP78 yn y ffracsiynau mitocondriaidd cyfun o gelloedd dan straen ER o gymharu â'r rheolaeth. Sylwch, er y gallai ysgogiad Tun hefyd achosi cynnydd mewn lefelau GRP78 mewn cytosol, ni welwyd hyn yn y ffracsiwn mitocondriaidd.

Roedd gorfynegiant gorfodol o GRP78 yn hybu tueddiad i gynyddu croniad PINK1 a Parkin yn y ffracsiwn themitochondrial (Ffigur 4D a Ffigur S4). Dywedir bod presenoldeb Parkinamplu yn cronni Ub ac yn gwella mitophagy o'i gymharu â phresenoldebPINK yn unig [42,47]. Yn unol â hynny, datgelodd imiwnoblotio Ubiquitin (Ub) wahaniaethau yn ei broffil mewn ffracsiynau mitocondriaidd o GRP78-gan fynegi celloedd o gymharu â'r grŵp GFP (Ffigur 4D).

O dan amodau dirdynnol, mae hollbresenoldeb protein mitocondriaidd yn arwain at recriwtio cydrannau peiriannau autophagosome sy'n dechrau gyda chroniad isoform lipidedig LC3, a LC3II [42,48].

Gwelwyd digonedd o brotein LC3II yn y ffracsiwn mitocondriaidd gyda thuedd i gynyddu presenoldeb uwch yn y celloedd dan straen sy'n gorfynegi GRP78 yn ymwneud â'r rhai â GFP o dan amodau tebyg (Ffigur 4D). Gyda'i gilydd, roedd y data hyn yn awgrymu y gallai mynegiant gorfodol GRP78 hwyluso ei drawsleoliad mitocondriaidd a tagio ar gyfer mitoffagi.

Er mwyn pennu perthnasedd posibl anwythiad mitophagi i'r effaith niwro-amddiffynnol a gyfryngir gan orfynegiant GRP78, fe wnaethom asesu'r newidiadau a achosir gan actifyddion ac atalyddion mitophagi. Fe wnaethon ni ddefnyddio carbonyl cyanid m-clorophenyl hydrazine (CCCP) i ddatgysylltu ffosfforyleiddiad ocsideiddiol yn gemegol a chymell mitophagi trwy ddymchwel potensial y bilen mitocondriaidd [49,50], yn ogystal â dau atalydd mitophagi: BAPTA-AM, chelator cell-parmeant Ca mewngellol 2+ a cyclosporin A (CSA), atalydd mandwll trawsnewid athreiddedd themitochondrial (mPTP) sy'n blocio Ca2+ efflux frommitochondria [51].

Er bod triniaeth CCCP yn NSC34 yn annigonol i leihau hyfywedd nodedig, fel yr adroddwyd yn eang, canfuom fod yr un driniaeth ar gelloedd ER-dan straen yn cynyddu ei oroesiad, ni waeth a oedd GRP78 wedi'i or-fynegi ai peidio (Ffigur 4E).

Yn bwysig, diddymwyd yr effaith niwro-amddiffynnol a hyrwyddwyd gan orfynegiant GRP78 ar gelloedd dan straen ym mhresenoldeb naill ai CSA neu BAPTA-AM (Ffigur 4E). yn bwysig ar gyfer yr effaith niwro-amddiffynnol a hyrwyddir gan GRP78.

Efallai mai un posibilrwydd i GRP78 gymell mitoffagi fyddai hwyluso’r gweithredu cyfryngol Ca2+- angenrheidiol, efallai trwy weithred y derbynnydd triffosffad inositol 1,4,5 (IP3R) sy’n preswylio yn ER-yr-ER (IP3R) y mae ei agoriad yn caniatáu llif Ca2+ o'r ER i'r mitocondria. Roeddem am archwilio'r posibilrwydd hwn trwy rwystro actifadu IP3R gan ddefnyddio thapsigargin(THA), atalydd ATPase Ca2+ [52].

Mae'n hysbys hefyd bod Thapsigargin yn cynhyrchu straen ER yn y celloedd gan fod y driniaeth hon yn disbyddu siopau Ca2+ o ER, ac felly'n cynyddu mynegiant GRP78 fel rhan o'r ymateb protein heb ei blygu canonaidd [53]. Mae Ffigur 4F yn dangos bodthapsigargin yn effeithio ar hyfywedd celloedd yn yr un modd â thriniaeth tunicamycin mewn celloedd rheoli GFP a bod triniaeth gydredol CCCP yn atal marwolaeth celloedd fel y gwelwyd gyda Tun.

Fodd bynnag, nid oedd gorfynegiant gorfodol o GRP78 yn gallu rhwystro'r effaith thapsigargin niweidiol fel y gwnaeth gyda'r sarhad tunicamycin. Mae'r arsylwad hwn yn cadarnhau'r ymglymiad angenrheidiol o fflwcs Ca2+ yn effaith niwro-amddiffynnol GRP78, yn ôl pob tebyg trwy IP3R.

3.1.4. Neuroprotection Wedi'i Gyfryngu gan GRP78 Yn dibynnu ar PINK1 ac IP3R

Er mwyn cychwyn adnabod cyfryngwyr effaith niwro-amddiffynnol GRP78, fe wnaethom ddefnyddio technoleg shRNA. Yn gyntaf, fe wnaethom wirio bod y shRNA a ddewiswyd wedi lleihau mynegiant GRP78, PINK1, neu IP3R, yn y drefn honno (Ffigur S4A-C) ac nad oeddent yn peryglu hyfywedd celloedd rheoli (Ffigur S4D). Fe wnaethom gadarnhau yn gyntaf fod y mynegiant o GRP78 ei hun yn angenrheidiol ar gyfer niwroamddiffyniad GRP78- a CCCP-gyfryngol i wynebu straen Tun-inducerER (Ffigur 5A).

Nesaf, roedd tawelu naill ai PINK1 neu IP3R yn rhwystro'r effaith niwro-amddiffynnol a hyrwyddwyd gan orfynegiant GRP78 neu driniaeth CCCP (Ffigur 5A). Ar ben hynny, canfuom fod y shifft GRP78, a ddosberthir fel arfer mewn dosbarthiad smotiog llyfn o amgylch y cnewyllyn, wedi'i gyd-leoli i IP3R mewn ffocws brycheuyn pan gafodd ei or-fynegi (Ffigur 5B).

Gyda'i gilydd, roedd y canlyniadau hyn yn awgrymu bod GRP78 yn modiwleiddio meitoffagi amddiffynnol yn y model ourin vitro, ac mae'n rhoi'r niwroamddiffyniad hwn ar waith mewn modd PINK1- ac IP3R-ddibynnol.

4. Trafodaeth

Gall rhoi hwb i fecanweithiau mewndarddol niwro-amddiffyniad esgor ar offer therapiwtig effeithlon i atal prosesau niwroddirywiol ar ôl briwiau trawmatig neu afiechyd [3,54,55]. modelau [4].

Er mwyn pennu'r mecanweithiau sylfaenol, fe wnaethom ddefnyddio model o drawiad gwreiddiau'r asgwrn cefn [55] sy'n tarfu ar gysylltedd motoneuron gan achosi proses niwroddirywiol yn ôl [20].

Nodweddir marwolaeth motoneuron yn y model hwn gan straen ER, fflwcs awtoffagy wedi'i rwystro, ac mae'n anapoptotig gan na welwyd unrhyw ffurfiau gweithredol o caspase 3 neu 12, sy'n nodi nad apoptosis yw ysgutor terfynol tranc niwronaidd [20]. Yn unol, fe wnaethom wirio yn flaenorol gyda dulliau proteomeg bod nodweddion gwrth-apoptotig yn digwydd ochr yn ochr â rhai apoptotig ar ôl RA, gan rwystro gweithrediad apoptosis effeithiol [25].

Yn y cyd-destun niwroddirywiol hwnnw, fe wnaeth gorfynegiant GRP78 achosi niwroamddiffyniad modur [20,26,27]. Yma, i ddechrau, gwnaethom ddefnyddio dadansoddiad cymharol a meintiol diduedd o'r proteome i ddatgelu'r sylfaen sylfaenol ar gyfer y niwroamddiffyniad hwn.

Yn annisgwyl, mitocondria oedd y prif darged, gyda chynnwys protein organelle wedi'i gynhyrfu ynghyd ag addurniadau o fesiglau mitocondria wedi'u llyncu o fewn motoneuronau wedi'u difrodi a oedd yn gorfynegi GRP78.

Roedd yr arsylwadau hyn yn awgrymu presenoldeb mitoffagi fel elfen allweddol ar gyfer niwroamddiffyniad. Dilysodd arbrofion vitro Deeperin y ddamcaniaeth hon ers i GRP78 gyfryngu niwroamddiffyniad trwy (i) adfer resbiradaeth mitocondria a lefelau ROS, (ii) ysgogi trawsleoli PINK1 / PARKINmitochondria, tagio'r organelle ar gyfer mitophagi, a (iii) yn dibynnu ar swyddogaeth IP3R fel cyfryngwr hanfodol.

Hyd y gwyddom, dyma'r astudiaeth gyntaf sy'n dangos bod gorfynegiant GRP78 yn hyrwyddo mitoffagi amddiffynnol. ysgogi mitoffagi. Ar ben hynny, mae ein hastudiaeth yn ymuno â set o astudiaethau diweddar sy'n cysylltu straen ER â chamweithrediad mitocondriaidd [57-59].

Canfuom nodweddion ar gyfer mitoffagi in vivo pan oedd GRP78 yn cael ei or-fynegi a hyrwyddo niwroamddiffyniad. Gwelwyd yr un peth gan ddefnyddio modelau in vitro sy'n dynwared rhai nodweddion o'r broses niwroddirywiol sy'n digwydd ar ôl RA fel straen ER [20,26].

Mae rheoli ansawdd mitocondria gan mitophagi yn hanfodol i fonitro cynnwys mitocondriaidd a homeostasis metaboledd. Yn y llenyddiaeth, mae'n dal i fod yn ddadleuol a yw anwythiad mitophagy yn hyrwyddo goroesiad neu farwolaeth celloedd mewn sawl clefyd oherwydd ei groessiarad helaeth â signalau apoptosis [60], er y disgrifiwyd bod gan glirio mitocondria sydd wedi'i niweidio rôl sylfaenol mewn clefydau niwroddirywiol fel clefyd Alzheimer , clefyd Parkinson, neu inaging [61].

Yn flaenorol, adroddwyd bod GRP78 yn atal apoptosis a ysgogwyd gan straen ganER trwy atal ymsefydlu CHOP [62,63], actifadu caspase 7 [5], neu drwy actifadu echel signalau PI3K-AKT-mTOR [4]. Dangoswyd hefyd ei fod yn cynnal lefelau isel o straen ocsideiddiol a difrod DNA [4,64]. Yn benodol, mewn celloedd canser, dangoswyd bod GRP78 yn gwanhau ROS trwy actifadu signalau reticulum kinase protein kinase-like RNA-endoplasmic (PERK) -NRF2 [65,66], gan arwain at ddadreoleiddio genynnau sy'n gysylltiedig â gwrthocsidyddion yn ogystal â gwella lefelau protein ensymau glycolytig [67].

Yn lle hynny, rydym wedi canfod bod gorfynegiant GRP78 yn is-reoleiddio ensymau glycolytig (ee, ENO1 ac ENO2) (Tablau atodol). Efallai y bydd y canlyniadau hyn yn awgrymu, yn ein model, y gallai'r gwanhau a welwyd o ROS fod yn gysylltiedig braidd â mwy o feitoffagi, er y dylid ymchwilio ymhellach i fanylion y mecanwaith dan sylw. Mae camweithrediad mitochondrial yn gyflwr cyffredin mewn clefydau niwroddirywiol [68], ac mae mitophagy wedi bod yn gysylltiedig. yn Parkinson's [49,69], Huntington's [70,71], a chlefydau Alzheimer a Thauopathïau [72].

Tynnodd sawl awdur sylw at y ffaith, trwy reoleiddio llwybrau mitophagi yn iawn, y gall y corff osgoi rhywogaethau ocsideiddiol niweidiol, a rheoleiddio'r cydbwysedd rhydocs a homeostasis [73]. Felly, gellid ystyried gorfynegiant GRP78 drwy'r anwythiad mitophagi rheoledig hwn yn strategaeth niwro-amddiffynnol yn y clefydau hyn. Gallai chelating BAPTA-AM o Ca2+ ymyrryd ar sawl cam gwahanol ar hyd y llwybr fflwcs awtoffagic, gan rwystro nid yn unig ysgogi awtophagi ond hefyd atal camau wrth ffurfio a phrosesu awtopagosomau [74].

I'r gwrthwyneb, cafwyd canlyniadau rhyfeddol gan ddefnyddio cyfrwng arall sy'n effeithio ar fflwcs Ca2+, megis asthapsigargin. Mae Thapsigargin yn blocio sarco-endoplasmic reticulumCa2+ ATPases (SERCAs), gan gynnal drychiad Ca2+ cytosolig, ond mae hefyd yn sbarduno straen ER trwy ddisbyddiad cronig o storfeydd Ca{2+ mewngellol a chroniad o broteinau heb eu plygu.

Yn y sefyllfa hon, gwelsom na allai gorfynegiant GRP78 achub celloedd marw, ac roeddem yn amau ​​​​y gallai fod oherwydd bod thapsigargin hefyd yn rhwystro gweithredu IP3R [52].Gweithgaredd IP3R sylfaenol a fflwcs Ca2+ lefel isel parhaus o ER i mitocondria yn hanfodol i hyrwyddo resbiradaeth mitocondriaidd a bio-ynni celloedd [75].

Mae GRP78 yn rhyngweithio â MAMs â chymhleth a ffurfiwyd gan y derbynnydd sigma-1 (SIGR1) ac IP3R [76,77]. Ar ERstress, mae'r rhyngweithio SIGR1-GRP78 yn lleihau a achosir gan ddisbyddiad Ca2+ gan roi hwb i fflwcs Ca2+ o'r ER i mitocondria drwy IP3Rs [76]. Yn ogystal, dangoswyd hefyd bod IP3R yn angenrheidiol ar gyfer mitophagi a achosir gan Parkin yn arbennig i ganiatáu clystyru mitochondrial i lawr yr afon recriwtio Parkin [78].

Mae ein canlyniadau'n cytuno â hynny ers i'r gostyngiad mewn IP3R gan dechnoleg shRNA ddileu niwro-amddiffyniad a wnaed gan orfynegiant GRP78 mewn celloedd dan straen ER. Mae'r sylw y gallai GRP78 gynyddu ar y ffracsiwn mitocondria ei hun yn ddiddorol hefyd. Mae GRP78 wedi'i ganfod o fewn gofod a matrics canolradd y bilen fewnol o'r mitocondria, er bod ei swyddogaeth yno i'w egluro o hyd [79].

Serch hynny, ac o ran ei swyddogaethau amrywiol, rydym yn dyfalu y gall fod yn byffroCa2+. Os mai dyma'r achos, gallai ei bresenoldeb cynyddol o fewn mitocondria mewn celloedd dan straen ER pan fyddant yn cael eu gorfynegi wanhau mewnlifiad Ca2+ enfawr i osgoi gyrru apoptosis. Byddai arbrofi pellach ar hynny yn werthfawr iawn.

Cyfyngiadau Astudio ac Ymchwil yn y Dyfodol

Mae'r astudiaeth hon yn paratoi'r ffordd ar gyfer dadansoddiadau yn y dyfodol ar rôl niwro-amddiffynnol 78-mitoffagi dibynnol GRP mewn marwolaeth niwronaidd ar ôl niwrotrawma. Cyfyngiad cyntaf yr astudiaeth hon yw bod mitophagy wedi'i ddadansoddi mewn ffenestr amser benodol ar ôl RA, ac mae sincemitoffagi yn broses ddeinamig, byddai'n ddiddorol dehongli ei lif a pha foleciwlau sy'n gysylltiedig.

Felly, mae angen arbrofion pellach yn modiwleiddio mitoffagi (trwy ddulliau ffarmacolegol neu enetig) i ganfod a yw'r effeithiau a arsylwyd yn vivo yn dibynnu'n llwyr ar feithoffagi.

Bydd hyn yn ein galluogi i gadarnhau bod gorfynegiant o GRP78 yn hybu goroesiad MN trwy fitoffagi. Gan fod croessiarad wedi’i ddisgrifio’n dda rhwng mitocondria ac apoptosis, mae triniaethau in vitro ac in vivo ymhellach yn hanfodol i ganfod pa fecanwaith marwolaeth sy’n sbarduno marwolaeth MN yn ein model. Bydd hyn yn helpu i egluro a yw GRP78 yn modiwleiddio'r mecanwaith marwolaeth celloedd hwnnw'n uniongyrchol trwy ei rwystro neu a yw ei bresenoldeb yn caniatáu i MNs ymdopi ag ef a goroesi.

5. Casgliadau

Yr astudiaeth bresennol oedd y cyntaf i ddisgrifio rôl newydd ar gyfer GRP78 mewn modylumitoffagi i gyflawni amddiffyniad motor-monaidd. Mae ein canlyniadau'n datgelu y gallai GRP78 yrru mitoffagi i hyrwyddo niwro-amddiffyniad o niwronau modur dirywiol yn dilyn anaf difrifol i'r nerf trawmatig, gan adfer swyddogaeth mitocondriaidd sydd wedi'i niweidio mewn celloedd niwronau. At hynny, mae'r niwroamddiffyniad cyfryngol hwn gan GRP yn dibynnu ar PINK1 ac IP3R. .

Deunyddiau Atodol: Mae'r canlynol ar gael ar-lein yn https://www.mdpi.com/article/10.3390/biomedicines9081039/s1. Ffigur S1: Dadansoddiad biowybodeg. Ffigur S2: Lefelau GRP78 mewndarddol ar ôl triniaeth Tun. Ffigur S3: Mae tiwn ac EFV yn achosi camweithrediad mitocondriaidd mewn celloedd NSC34. Ffigur S4: Dim teitl. Ffigur S5: Dadansoddiad hyfywedd celloedd ar ôl niwcleofiad shRNA Mae'r deunyddiau atodol hefyd yn cynnwys y tablau gyda'r holl broteinau a ganfuwyd yn y dadansoddiad proteomig.

Cyfraniadau Awdur: TL-R. a DR-G. dylunio a pherfformio'r arbrofion, dadansoddi'r canlyniadau, ac ysgrifennu rhan o'r llawysgrif. MH-G. a helpodd JF gydag arbrofion in vivo.PM-G. a pherfformiodd JML y puro mitocondriaidd. Helpodd MP, CB, ac NA gyda dadansoddiad swyddogaethol mitocondria. Paratôdd VP ac AB yr holl plasmidau GRP78 a'r fectorau firaol a ddefnyddiwyd. Creodd CC, cynllunio, goruchwylio a dadansoddi'r holl arbrofion ac ysgrifennu'r llawysgrif. Mae pob awdur wedi darllen a chytuno i'r fersiwn cyhoeddedig o'r llawysgrif.

Ariannu: Cefnogwyd y gwaith hwn yn bennaf gan Ministerio de Economía y Competitividad ofSpain (#SAF 2014-59701) a chan y Marató de TV3 (#201607.10). Rydym hefyd yn ddiolchgar am gefnogaeth cyllid CIBRNED a Generalitat de Catalunya. Mae CB wedi derbyn contract Miguel Servet (CP19/00077) gan Sefydliad Iechyd Carlos III.

Datganiad y Bwrdd Adolygu Sefydliadol: Cymeradwywyd yr holl weithdrefnau a oedd yn ymwneud ag anifeiliaid gan yr Universitat Autònoma de Barcelona a Generalitat de Catalunya ac roeddent yn dilyn Cyfarwyddeb Cyngor y Gymuned Ewropeaidd 2010/63/EU.

Datganiad Cydsyniad Gwybodus: Amherthnasol.

Datganiad Argaeledd Data: Mae'r holl ddata a gynhyrchwyd neu a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth hon wedi'u cynnwys yn yr erthygl gyhoeddedig hon a'i ffeiliau gwybodaeth atodol.

Diolchiadau: Diolchwn i Marta Monserrat, Ariadna Aransanz, Miguel Chillón, Julia Lorenzo, Sara Marmolejo, a’r Grŵp Niwroblastigedd ac Adfywio yn yr UAB. Estynnwn ddiolch arbennig i Carlos Guillem (University Complutense de Madrid) am ddarparu'r HAplasmid PARK2- ac i Elena Galea ac Esther Dalfo yn yr UAB am wrthgyrff.

Gwrthdaro Buddiannau: Nid yw'r awduron yn datgan unrhyw wrthdaro buddiannau.

Datganiad Arbennig: Mae’r awduron yn dymuno cysegru sylw arbennig er cof am Caty Casas, gwyddonydd dylanwadol, a pherson hyfryd a dewr, a fu farw’n gynamserol yn 54 oed.Mae wedi bod yn anrhydedd ac yn fraint cael rhannu rhan ohoni. bywyd, ei gallu proffesiynol, a'i gwerthoedd dynol ethicaland.

Cyfeiriadau

1. Conforti, L. ; Gilley, J.; Coleman, AS Dirywiad Wallerian: Llwybr marwolaeth axon sy'n dod i'r amlwg sy'n cysylltu anafiadau ac afiechyd. Nat.Parch. Neurosci. 2014, 15, 394–409. [CrossRef]

2. Romeo-Guitart, D.; Forés, J. ; Herrando-Grabulosa, M.; Valls, R.; Leiva-Rodríguez, T.; Galea, E. ; González-Pérez, F.; Navarro, X.;Petegnief, V.; Bosch, A.; et al. Cyffur Niwro-amddiffynnol ar gyfer Trawma Nerfau a Ddatgelir Gan Ddefnyddio Deallusrwydd Artiffisial. Sci. Cynrychiolydd 2018, 8,1879. [CrossRef]

3. Romeo-Guitart, D.; Forés, J. ; Navarro, X. ; Fe wnaeth Casas, C. Hwb i Adfywio a Llai o Atroffi Cyhyrau Dennerfedig gan NeuroHealin Model Cyn-glinigol o Afylsiwn Gwreiddiau Meingefnol gydag Oedi wrth Ailblannu. Sci. Rep. 2017, 7, 12028. [CrossRef]

4. Casas, C. Grp78 yng Nghanolfan y Cam mewn Niwro-gynhyrchu a Chanser. Blaen. Neurosci. 2017, 11, 1–15. [CrossRef]

5. Reddy, RK; Mao, C. ; Baumeister, P.; Austin, RC; Kaufman, RJ; Lee, AS Mae protein gwarchodwr reticwlwm endoplasmig GRP78 yn amddiffyn celloedd rhag apoptosis a achosir gan atalyddion topoisomerase. Rôl safle rhwymo ATP wrth atal-7gweithredu caspase. J. Biol. Cemeg. 2003, 278, 20915–20924. [CrossRef] [PubMed]

6. Wang, M.; Kaufman, RJ Protein yn cam-blygu yn y reticwlwm endoplasmig fel cyfrwng i glefyd dynol. Natur 2016, 529,326–335. [CrossRef] [PubMed]7. Printsev, I. ; Curiel, D.; Carraway, KL Rheoli Meintiau Protein Pilenni yn y Reticwlwm Endoplasmig. J. Aelod. Biol. 2016,250, 1–14. [CrossRef] [PubMed]

8. Shu, C.-W.; Haul, F.-C.; Cho, J.-H.; Lin, C.-C.; Liu, P.-F.; Chen, P.-Y.; Chang, MD-T.; Fu, H.-W.; Lai, Y.-K. Mae GRP78 a Raf-1ar y cyd yn rhoi ymwrthedd i apoptosis endoplasmig reticwlwm a achosir gan straen. J. Cell. Physiol. 2008, 215, 627–635. [CrossRef]

9. Cogydd, KL; Clarke, R. Sioc gwres 70 kDa o brotein 5/glwcos wedi'i reoleiddio 78 "AMP" yn cynnwys awtophag. Autophagy 2012, 8,1827–1829. [CrossRef]

10. Li, Z. ; Wang, Y.; Newton, IP; Zhang, L.; Ji, P.; Mae Li, Z. GRP78 yn gysylltiedig â modiwleiddio glycolysis aerobig tiwmor trwy hyrwyddo diraddiad awtoffagic IKK . Cell. Arwydd. 2015, 27, 1237–1245. [CrossRef]

11. Cha-Molstad, H. ; Yu, JE; Lee, SH; Kim, JG; Cenir, KS; Hwang, J. ; Yoo, YD; Lee, YJ; Kim, ST; Lee, DH; et al. Modiwleiddio gweithgareddSQSTM1/p62 gan arginylation terfynell N o'r hebryngwr reticwlwm endoplasmig HSPA5/GRP78/BiP. Autophagy 2016,12, 426–428. [CrossRef]

12. Cha-Molstad, H.; Cenir, KS; Hwang, J. ; Kim, KA; Yu, JE; Yoo, YD; Jang, JM; Han, DH; Molstad, M.A.; Kim, JG; et al.Mae arginylation amino-terminal yn targedu gwarchodwr reticwlwm endoplasmig BiP ar gyfer awtoffagi trwy rwymo p62. Nat. Cell Biol.2015, 17, 917–929. [CrossRef] [PubMed]

For more information:1950477648nn@gmail.com