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また、PKD2/ポリシスティン-2はBECN1と複合体を形成することでオートファジーを誘導することを明らかにした
PKD2/polycystin-2 induces autophagy by forming a complex with BECN1.
PMID: 32543276 DOI: 10.1080/15548627.2020.1782035.
抄録
マクロオートファジー/オートファジーは、高分子や小器官の分解に関与する細胞内プロセスである。最近の研究により、一過性受容体電位チャネルファミリーに属するCa透過性の非選択的陽イオンチャネルであるPKD2/PC2/TRPP2（ポリシスティン2、一過性受容体電位陽イオンチャネル）が、不明なメカニズムで複数の細胞型でオートファジーに必要であることが明らかになってきました。本研究では、PKD2がオートファジーの液胞形成に重要なタンパク質であるBECN1（ベクリン1）と複合体を形成し、そのコイルドコイルドメイン（CCD）を介して複数の調節因子と相互作用する足場として作用することを報告した。その結果、PKD2とBECN1との間には物理的・機能的な相互作用が存在し、その相互作用はPKD2のカルボキシ末端に位置する2つのCCDドメイン（CC1）のうち1つに依存していることが明らかになった。さらに、BAPTA-AMによる細胞内Caの枯渇は、飢餓誘発オートファジーを鈍化させるだけでなく、PKD2-BECN1複合体をも破壊した。PKD2の過剰発現はBECN1との相互作用を増加させてオートファジーを誘発したが、Caチャネル活性欠損変異体であるPKD2の過剰発現はオートファジーを誘発せず、BECN1との相互作用は低下していた。以上の結果から、オートファジー誘導には PKD2-BECN1 複合体が必要であり、その形成は PKD2 の CC1 ドメインの存在と PKD2 による細胞内 Ca 動員に依存していることが明らかになった。これらの結果は、PKD2がオートファジーを制御する分子機構について新たな知見を与えるものである。
Macroautophagy/autophagy is an intracellular process involved in the breakdown of macromolecules and organelles. Recent studies have shown that PKD2/PC2/TRPP2 (polycystin 2, transient receptor potential cation channel), a nonselective cation channel permeable to Ca that belongs to the family of transient receptor potential channels, is required for autophagy in multiple cell types by a mechanism that remains unclear. Here, we report that PKD2 forms a protein complex with BECN1 (beclin 1), a key protein required for the formation of autophagic vacuoles, by acting as a scaffold that interacts with several co-modulators via its coiled-coil domain (CCD). Our data identified a physical and functional interaction between PKD2 and BECN1, which depends on one out of two CCD domains (CC1), located in the carboxy-terminal tail of PKD2. In addition, depletion of intracellular Ca with BAPTA-AM not only blunted starvation-induced autophagy but also disrupted the PKD2-BECN1 complex. Consistently, PKD2 overexpression triggered autophagy by increasing its interaction with BECN1, while overexpression of PKD2, a Ca channel activity-deficient mutant, did not induce autophagy and manifested diminished interaction with BECN1. Our findings show that the PKD2-BECN1 complex is required for the induction of autophagy, and its formation depends on the presence of the CC1 domain of PKD2 and on intracellular Ca mobilization by PKD2. These results provide new insights regarding the molecular mechanisms by which PKD2 controls autophagy.
ABBREVIATIONS:
ＡＤＰＫＤ：常染色体優性多嚢胞性腎疾患；ＡＴＧ：オートファジー関連；ＡＴＧ１４／ＡＴＧ１４Ｌ：オートファジー関連１４；Ｂａｆ Ａ１：バフィロマイシンＡ；ＢＣＬ２／Ｂｃｌ-２：ＢＣＬ２アポトーシス調節因子；ＢＣＬ２Ｌ１／ＢＣＬ-ＸＬ．ＢＣＬ２様１；ＢＥＣＮ１：ベクリン１；ＣＣＤ：コイルドコイルドメイン；ＥＢＳＳＳ：アールズバランス塩溶液；ＥＲ：小胞体；ＧＡＰＤＨ：グリセルアルデヒド-３-リン酸脱水素酵素；ＧＦＰ．緑色蛍光タンパク質；ＧＯＬＧＡ２／ＧＭ１３０：ゴルギンＡ２；ＧＳＴ：グルタチオンｓ-トランスフェラーゼ；ＬＡＭＰ１：リソソソーム関連膜タンパク質１；ＭＡＰ１ＬＣ３／ＬＣ３：微小管関連膜タンパク質１軽鎖３；ＭＴＯＲＣ１。ラパマイシンキナーゼ複合体１の機械論的標的；ＮＢＲ１：ＮＢＲ１オートファジーカーゴ受容体；ＰＩＫ３Ｃ３／ＶＰＳ３４：ホスファチジルイノシトール３キナーゼ触媒サブユニットタイプ３；ＰＫＤ２／ＰＣ２：ポリシスティン２、一過性受容体電位陽イオンチャネル；ＲＴＮ４／ＮＯＧＯ．レティキュロン４；ＲＵＢＣＮ／ＲＵＢＩＣＯＮ：ルビコンオートファジー調節因子；ＳＱＳＴＭ１／ｐ６２：シークエストソーム１；ＵＶＲＡＧ：紫外線抵抗性関連；ＷＩＰＩ２：ＷＤリピートドメイン、ホスホイノシチド相互作用２。
ABBREVIATIONS: ADPKD: autosomal dominant polycystic kidney disease; ATG: autophagy-related; ATG14/ATG14L: autophagy related 14; Baf A1: bafilomycin A; BCL2/Bcl-2: BCL2 apoptosis regulator; BCL2L1/BCL-XL: BCL2 like 1; BECN1: beclin 1; CCD: coiled-coil domain; EBSS: Earle's balanced salt solution; ER: endoplasmic reticulum; GAPDH: glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; GFP: green fluorescent protein; GOLGA2/GM130: golgin A2; GST: glutathione s-transferase; LAMP1: lysosomal associated membrane protein 1; MAP1LC3/LC3: microtubule associated protein 1 light chain 3; MTORC1: mechanistic target of rapamycin kinase complex 1; NBR1: NBR1 autophagy cargo receptor; PIK3C3/VPS34: phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit type 3; PKD2/PC2: polycystin 2, transient receptor potential cation channel; RTN4/NOGO: reticulon 4; RUBCN/RUBICON: rubicon autophagy regulator; SQSTM1/p62: sequestosome 1; UVRAG: UV radiation resistance associated; WIPI2: WD repeat domain, phosphoinositide interacting 2.