啊……到了我们最喜欢(?)的 NLR 下岗再就业环节?
本期主角是 NLR 家族的 NLRX1,介于它是 NLR 家族的一员,请容我先介绍一下 NLRs。
NLRs,全称NOD like receptors,即NOD 样受体,这个家族既包含激活 NF-κB 和 MAPK、传递炎症信号的 NOD1/2 本尊,也包含一些类似的、含有 NBD(=NACHT,核苷酸结合域)的受体,比如我们都熟悉的与 Caspase-1 激活和炎症小体形成有关的 NLRP1、NLRP3、NLRC4 以及在炎症中参与 MHC 上调的 NLRC5、NLRA 等,它们大多数位于细胞质基质,用于抵抗胞内寄生菌和病毒感染。总体来说,这个家族在炎症的发生、免疫反应的进行中有着重要作用。
关于 NLR 的介绍到此为止,我们回到 NLRX1。
NLRX1 是一种非常特殊的 NLR,它特殊就特殊在它是位于线粒体外膜上的 NLR,与经典 NLR(例如促进 IL-6、TNF-α和 IL-1 产生的 NOD,以及形成炎症小体的 NLRP1/P3/C4 等)在各个方面都有点不太一样。
首先是结构上,NLR 的 C 端通常有一个含有大量亮氨酸(Leucine)的区域,称为 LRR(Leucine-rich repeat,富亮氨酸重复),在大多数 NLR 中,LRR 用于识别 PAMP,例如 NOD1 和 NOD2 识别细菌细胞壁、NAIP5/6 识别细菌鞭毛蛋白等;而NLRP3 则将 LRR 用于形成自抑制结构,避免不正确的炎症小体激活。而 NLRX1 的 LRR 结构非常特殊,它不识别 PAMP,而是像 NLRP3 一样用于形成自抑制结构,而且,它长度极长,并且暴露在细胞质基质内。
然后是功能上,别的 NLRs 基本都是促进免疫系统活动的,因此它们的 LRR 识别 PAMP 之后会激活后续信号转导,最终激活 NF-κB。而 NLRX1 不同,它的 LRR 结合的是细胞质基质内的乙酰辅酶 A(用于维持抑制构型)和线粒体内的 EF-Tu,因此它们不会激活 NF-κB(激活了就坏了),而是通过感知细胞内的能量情况与线粒体的状态,来决定是否要启动线粒体自噬。
至于为什么是乙酰辅酶 A嘛……看这个图:
乙酰辅酶 A 可以由脂肪氧化或糖类代谢产生,并且最终会被送入 TCA 循环氧化,TCA 循环受到 ATP 的抑制,因此细胞质内出现较多的乙酰辅酶 A 就意味着 TCA 循环速度较慢,进一步倒推可得 ATP 还有很多,那么细胞便无需为了生存启动自噬。
而 EF-Tu 则是细菌和线粒体的蛋白合成所必须的延伸因子,在正常细胞中主要位于线粒体基质,正常情况下不会暴露在 NLRX1 面前,因此是很好的预警信号——这种暴露代表这个线粒体出了问题,需要被自噬清除。
话又说回来了,单纯的饥饿似乎不会引起 EF-Tu 的暴露,在这种情况下 NLRX1 是如何启动自噬的呢?
如上文所述,饥饿(或者说供能不足、ATP 减少)会导致乙酰辅酶 A 减少,而乙酰辅酶 A 是 NLRX1 维持自抑制构型的前提,因此饥饿条件下 NLRX1 是无法维持自抑制构型的,这样 NLRX1 就会像其他 NLR 一样寡聚化,开始信息转导了。
首先,NLRX1 通过 NBD 结合 LC3-II,随后 LC3-II 招募 WIPI2b,WIPI2b 再招募PI3K(一个叫PI3KC3的特殊亚型,只产生 PI3P,不产生激活 PKB 的 PIP3),将 PI3 转化为PI3P(再次强调,不是 PIP3),产生的 PI3P 和 LC3-II 共同招募 ATG16L1-ATG-ATG12 复合物,该复合物将胞浆中的 LC3-I 激活为 LC3-II,从而启动新一轮将膜面积扩大的循环
最后,在自噬泡接近完成的时候,ESCRT-III 复合物将自噬泡的“口”闭合,送往溶酶体降解。
值得一提的是,这个过程由于提前清除了损伤的线粒体,使线粒体 DNA、ROS 等物质免于泄漏,从而避免了炎症的发生。
以上。
啊……到了我们最喜欢(?)的 NLR 下岗再就业环节?
本期主角是 NLR 家族的 NLRX1,介于它是 NLR 家族的一员,请容我先介绍一下 NLRs。
NLRs,全称NOD like receptors,即NOD 样受体,这个家族既包含激活 NF-κB 和 MAPK、传递炎症信号的 NOD1/2 本尊,也包含一些类似的、含有 NBD(=NACHT,核苷酸结合域)的受体,比如我们都熟悉的与 Caspase-1 激活和炎症小体形成有关的 NLRP1、NLRP3、NLRC4 以及在炎症中参与 MHC 上调的 NLRC5、NLRA 等,它们大多数位于细胞质基质,用于抵抗胞内寄生菌和病毒感染。总体来说,这个家族在炎症的发生、免疫反应的进行中有着重要作用。
关于 NLR 的介绍到此为止,我们回到 NLRX1。
NLRX1 是一种非常特殊的 NLR,它特殊就特殊在它是位于线粒体外膜上的 NLR,与经典 NLR(例如促进 IL-6、TNF-α和 IL-1 产生的 NOD,以及形成炎症小体的 NLRP1/P3/C4 等)在各个方面都有点不太一样。
首先是结构上,NLR 的 C 端通常有一个含有大量亮氨酸(Leucine)的区域,称为 LRR(Leucine-rich repeat,富亮氨酸重复),在大多数 NLR 中,LRR 用于识别 PAMP,例如 NOD1 和 NOD2 识别细菌细胞壁、NAIP5/6 识别细菌鞭毛蛋白等;而NLRP3 则将 LRR 用于形成自抑制结构,避免不正确的炎症小体激活。而 NLRX1 的 LRR 结构非常特殊,它不识别 PAMP,而是像 NLRP3 一样用于形成自抑制结构,而且,它长度极长,并且暴露在细胞质基质内。
然后是功能上,别的 NLRs 基本都是促进免疫系统活动的,因此它们的 LRR 识别 PAMP 之后会激活后续信号转导,最终激活 NF-κB。而 NLRX1 不同,它的 LRR 结合的是细胞质基质内的乙酰辅酶 A(用于维持抑制构型)和线粒体内的 EF-Tu,因此它们不会激活 NF-κB(激活了就坏了),而是通过感知细胞内的能量情况与线粒体的状态,来决定是否要启动线粒体自噬。
至于为什么是乙酰辅酶 A嘛……看这个图:
乙酰辅酶 A 可以由脂肪氧化或糖类代谢产生,并且最终会被送入 TCA 循环氧化,TCA 循环受到 ATP 的抑制,因此细胞质内出现较多的乙酰辅酶 A 就意味着 TCA 循环速度较慢,进一步倒推可得 ATP 还有很多,那么细胞便无需为了生存启动自噬。
而 EF-Tu 则是细菌和线粒体的蛋白合成所必须的延伸因子,在正常细胞中主要位于线粒体基质,正常情况下不会暴露在 NLRX1 面前,因此是很好的预警信号——这种暴露代表这个线粒体出了问题,需要被自噬清除。
话又说回来了,单纯的饥饿似乎不会引起 EF-Tu 的暴露,在这种情况下 NLRX1 是如何启动自噬的呢?
如上文所述,饥饿(或者说供能不足、ATP 减少)会导致乙酰辅酶 A 减少,而乙酰辅酶 A 是 NLRX1 维持自抑制构型的前提,因此饥饿条件下 NLRX1 是无法维持自抑制构型的,这样 NLRX1 就会像其他 NLR 一样寡聚化,开始信息转导了。
首先,NLRX1 通过 NBD 结合 LC3-II,随后 LC3-II 招募 WIPI2b,WIPI2b 再招募PI3K(一个叫PI3KC3的特殊亚型,只产生 PI3P,不产生激活 PKB 的 PIP3),将 PI3 转化为PI3P(再次强调,不是 PIP3),产生的 PI3P 和 LC3-II 共同招募 ATG16L1-ATG-ATG12 复合物,该复合物将胞浆中的 LC3-I 激活为 LC3-II,从而启动新一轮将膜面积扩大的循环
最后,在自噬泡接近完成的时候,ESCRT-III 复合物将自噬泡的“口”闭合,送往溶酶体降解。
值得一提的是,这个过程由于提前清除了损伤的线粒体,使线粒体 DNA、ROS 等物质免于泄漏,从而避免了炎症的发生。
以上。