Dynamin-related protein 2A (AtDRP2A, formally ADL6), a member of the dynamin family, is critical for protein trafficking from the TGN to the central vacuole. However, the mechanism controlling its activity is not well understood in plant cells. We isolated Arabidopsis sec13 homolog1 (AtSeh1) that interacts with AtDRP2A by a yeast two-hybrid screening. AtSeh1 has four WD40 motifs and amino acid sequence homology to Sec13, a component of COPII vesicles. Coimmunoprecipitation and protein pull-down experiments demonstrated specific interaction between AtSeh1 and AtDRP2A. AtSeh1 bound to the pleckstrin homology domain of AtDRP2A in competition with the C-terminal domain of the latter, and this resulted in inhibition of the interaction between AtDRP2A and PtdIns3P in vitro. AtSeh1 localized to multiple locations: the nucleus, the prevacuolar compartment and the Golgi complex. Based on these results we propose that AtSeh1 plays a role in regulating cycling of AtDRP2A between membrane-bound and soluble forms.
Hong, Julie J.;Kim, Kyung Eun;Park, So Young;Bok, Jinwoong;Seo, Jeong Taeg;Moon, Seok Jun
Molecules and Cells
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제44권8호
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pp.591-601
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2021
Cilia are highly specialized organelles that extend from the cell membrane and function as cellular signaling hubs. Thus, cilia formation and the trafficking of signaling molecules into cilia are essential cellular processes. TULP3 and Tubby (TUB) are members of the tubby-like protein (TULP) family that regulate the ciliary trafficking of G-protein coupled receptors, but the functions of the remaining TULPs (i.e., TULP1 and TULP2) remain unclear. Herein, we explore whether these four structurally similar TULPs share a molecular function in ciliary protein trafficking. We found that TULP3 and TUB, but not TULP1 or TULP2, can rescue the defective cilia formation observed in TULP3-knockout (KO) hTERT RPE-1 cells. TULP3 and TUB also fully rescue the defective ciliary localization of ARL13B, INPP5E, and GPR161 in TULP3 KO RPE-1 cells, while TULP1 and TULP2 only mediate partial rescues. Furthermore, loss of TULP3 results in abnormal IFT140 localization, which can be fully rescued by TUB and partially rescued by TULP1 and TULP2. TUB's capacity for binding IFT-A is essential for its role in cilia formation and ciliary protein trafficking in RPE-1 cells, whereas its capacity for PIP2 binding is required for proper cilia length and IFT140 localization. Finally, chimeric TULP1 containing the IFT-A binding domain of TULP3 fully rescues ciliary protein trafficking, but not cilia formation. Together, these two TULP domains play distinct roles in ciliary protein trafficking but are insufficient for cilia formation in RPE-1 cells. In addition, TULP1 and TULP2 play other unknown molecular roles that should be addressed in the future.
Human ${\alpha}$-synuclein is the major component of the protein aggregates known as Lewy bodies or Lewy neurites, which define the intracellular lesions of Parkinson's disease. Despite extensive efforts, the physiological function of ${\alpha}$-synuclein has not yet been elucidated in detail. As an approach to defining its function, proteins that interacted with ${\alpha}$-synuclein were screened in phage display assays. The SNARE protein vesicle t-SNARE-interacting protein homologous 1B (VTI1B) was identified as an interacting partner. A selective interaction between ${\alpha}$-synuclein and VTI1B was confirmed by coimmunoprecipitation and GST pull-down assays. VTI1B and ${\alpha}$-synuclein were colocalized in N2a neuronal cells, and overexpression of ${\alpha}$-synuclein changed the subcellular localization of VTI1B to be more dispersed throughout the cytosol. Considering the role played by VTI1B, ${\alpha}$-synuclein is likely to modulate vesicle trafficking by interacting with a SNARE complex.
Secretory proteins, including plasma membrane proteins, are generally known to be transported to the plasma membrane through the endoplasmic reticulum-to-Golgi pathway. However, recent studies have revealed that several plasma membrane proteins and cytosolic proteins lacking a signal peptide are released via an unconventional protein secretion (UcPS) route, bypassing the Golgi during their journey to the cell surface. For instance, transmembrane proteins such as the misfolded cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein and the Spike protein of coronaviruses have been observed to reach the cell surface through a UcPS pathway under cell stress conditions. Nevertheless, the precise mechanisms of the UcPS pathway, particularly the molecular machineries involving cytosolic motor proteins, remain largely unknown. In this study, we identified specific kinesins, namely KIF1A and KIF5A, along with cytoplasmic dynein, as critical players in the unconventional trafficking of CFTR and the SARS-CoV-2 Spike protein. Gene silencing results demonstrated that knockdown of KIF1A, KIF5A, and the KIF-associated adaptor protein SKIP, FYCO1 significantly reduced the UcPS of △F508-CFTR. Moreover, gene silencing of these motor proteins impeded the UcPS of the SARS-CoV-2 Spike protein. However, the same gene silencing did not affect the conventional Golgi-mediated cell surface trafficking of wild-type CFTR and Spike protein. These findings suggest that specific motor proteins, distinct from those involved in conventional trafficking, are implicated in the stress-induced UcPS of transmembrane proteins.
Transient Receptor Potential, Melastatin-related, member 4 (TRPM4) channels are $Ca^{2+}$-activated $Ca^{2+}$-impermeable cation channels. These channels are expressed in various types of mammalian tissues including the brain and are implicated in many diverse physiological and pathophysiological conditions. In the past several years, the trafficking processes and regulatory mechanism of these channels and their interacting proteins have been uncovered. Here in this minireview, we summarize the current understanding of the trafficking mechanism of TRPM4 channels on the plasma membrane as well as heteromeric complex formation via protein interactions. We also describe physiological implications of protein-TRPM4 interactions and suggest TRPM4 channels as therapeutic targets in many related diseases.
바닐로이드 수용체 TRPV1(transient receptor potential vanilloid 1)은 캡사이신, pH, 열 등의 통증 유발물질에 의해 활성화되는 비특이적 양이온 채널로서 통증발현에 핵심적인 막 단백질이다. TRPV1의 막 수송에 관한 연구가 미미한 가운데 FIP3(family of Rab11 interacting protein 3)가 TRPV1 채널과 결합하여 막수송에 관여한다고 보고되었다. FIP3는 Rab11과 결합하는 단백질인데 최근 Rab11 단백질이 여러 채널 단백질의 막수송에 직접적으로 또는 간접적으로 중요하다고 보고되었다. 그러므로 본 연구에서는 Rab11이 TRPV1의 막 수송에서의 역할을 알아보기 위하여 세포 생물학적, 생화학적으로 알아보았다. 공촛점 현미경을 통하여 확인한 결과 Rab11은 실제로 세포내에서 TRPV1과 동일한 위치에서 발현되어 있음을 확인하였다. 하지만 생화학적인 방법인 GST-pulldown을 실시하였을 때 TRPV1과 Rab11간에는 서로 직접적인 결합은 하지 않는 것으로 나타났다. 비록 직접적인 결합은 하지 않지만 Rab11이 TRPV1의 막 수송에 관여한다고 가정하고 Rab11의 TRPV1의 막수송에서의 역할을 더 자세히 알아보기 위하여 세포내 Rab11a의 발현을 siRNA를 사용하여 Rab11a의 발현을 50%수준으로 저해한 후 TRPV1의 세포막으로의 이동을 알아본 결과 Rab11 발현 저해 시 세포막에 이동된 TRPV1이 현저히 감소함을 확인할 수 있었다. 이 결과로부터 Rab11이 아마도 FIP3을 포함하는 방법으로 TRPV1의 막 수송에 영향을 주는 것으로 결론지을 수 있다.
Park, Kunyou;Ju, Sungeun;Kim, Nari;Park, Seung-Yeol
BMB Reports
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제54권5호
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pp.246-252
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2021
The Golgi complex plays a central role in protein secretion by regulating cargo sorting and trafficking. As these processes are of functional importance to cell polarity, motility, growth, and division, there is considerable interest in achieving a comprehensive understanding of Golgi complex biology. However, the unique stack structure of this organelle has been a major hurdle to our understanding of how proteins are secreted through the Golgi apparatus. Herein, we summarize available relevant research to gain an understanding of protein secretion via the Golgi complex. This includes the molecular mechanisms of intra-Golgi trafficking and cargo export in the trans-Golgi network. Moreover, we review recent insights on signaling pathways regulated by the Golgi complex and their physiological significance.
Synapsins were the first presynaptic proteins identified and have served as the flagship of the presynaptic protein field. Here we review recent studies demonstrating that different members of the synapsin family play different roles at presynaptic terminals employing different types of synaptic vesicles. The structural underpinnings for these functions are just beginning to be understood and should provide a focus for future efforts.
The human $B_{12}$ trafficking chaperone hCblC is well conserved in mammals and non-mammalian eukaryotes. However, the C-terminal ~40 amino acids of hCblC vary significantly and are predicted to be deleted by alternative splicing of the encoding gene. In this study, we examined the thermostability of the bovine CblC truncated at the C-terminal variable region (t-bCblC) and its regulation by glutathione. t-bCblC is highly thermolabile ($T_m={\sim}42^{\circ}C$) similar to the full-length protein (f-bCblC). However, t-bCblC is stabilized to a greater extent than f-bCblC by binding of reduced glutathione (GSH) with increased sensitivity to GSH. In addition, binding of oxidized glutathione (GSSG) destabilizes t-bCblC to a greater extent and with increased sensitivity as compared to f-bCblC. These results indicate that t-bCblC is a more sensitive form to be regulated by glutathione than the full-length form of the protein.
In eukaryotes, membraneous cellular compartmentation essentially requires vesicle trafficking for communications among distinct organelles. A donor organelle-generated vesicle releases its cargo into a target compartment by fusing two distinct vesicle and target membranes. Vesicle fusion, the final step of vesicle trafficking, is driven intrinsically by complex formation of soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors (SNAREs). Although SNAREs are well-conserved across eukaryotes, genomic studies revealed that plants have dramatically increased the number of SNARE genes than other eukaryotes. This increase is attributed to the sessile nature of plants, likely for more sensitive and harmonized responses to environmental stresses. In this review, we therefore try to summarize and discuss the current understanding of plant SNAREs function in responses to biotic and abiotic stresses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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