STATs are proteins with a dual function: signal transducers in the cytoplasm and transcriptional activators in the nucleus. Among the six known major STATs (STAT1-6), STAT3 has been implicated in the widest range of signaling pathways that regulate cell growth and differentiation. As a part of our on-going investigation on the pleiotropic functions of STAT proteins, we examined the role of STAT3 as a molecular adaptor that links diverse cell growth signaling pathways. We observed that STAT3 can be specifically activated by multiple cytokines, such as IL-3, in transformed fibroblasts and IL-4 or IFN-$\gamma$ in primary immune cells, respectively. The selective activation of STAT3 in H-ras-transformed NIH3T3 cells is associated with an increased expression of phosphoserioe STAT3 in these cells, compared to the parental cells. Notably phosphoresine-STAT3 interacts with oncogenic ras, shown by immunoprecipitation and Western blots. The results suggest the role of STAT3 in rasinduced cellular transformation as a molecular adaptor linking the Jak/STAT and Ras/MAPK pathways. In primary immune cells, IL-4 and IFN-$\gamma$ each induced (in addition to the characteristic STAT6 and STAT1 homodimers) the formation of STAT3-containing complexes that bind to GAS probes, which correspond to the $Fe{\varepsilon}$ Rll and $Fe{\gamma}$ RI promoter sequences, respectively. Since IL-4 and IFN-$\gamma$ are known to counter-regulate the expression of these genes, the ability of STAT3 to form heterodimeric complexes with STAT6 or STAT1 implies its role in the fine-tuned control of genes that are regulated by IL-4 and IFN-$\gamma$.
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.
Ankyrins are a ubiquitously expressed family of intracellular adaptor proteins involved in targeting diverse proteins to specialized membrane domains in both the plasma membrane and the endoplasmic reticulum. Canonical ankyrins are 190-220 kDa proteins expressed in most tissues and cell types and comprise a membrane-binding domain (MBD) of 24 ANK repeats, a spectrin-binding domain, a death domain and a C-terminal domain. Rescue studies with ankyrin-B/G chimeras have identified the C-terminal domain of ankyrin-B as the defining domain in specifying ankyrin-B activity, but the function of C-terminal domain of ankyrin-B is, however, not known. We report here that the C-terminal domain of ankyrin-B is capable of interacting with the C-terminal Region of Hsp40. The Hsps are induced not only by heat shock but also by various other environmental stresses. Hsps are also expressed constitutively at normal growth temperatures and have basic and indispensable functions in the life cycle of proteins as molecular chaperones, as well as playing a role in protecting cells from the deleterious stresses. The binding sites required in the interaction between C-terminal domain of ankyrin-B and C-terminal region of Hsp40 were characterized using the yeast two-hybrid system and GST-pull down assay. The interaction between ankyrin-B and Hsp40 represents the first direct evidence of ankyrin's role as chaperones.
Mitochondrial quality control systems are essential for the maintenance of functional mitochondria. At the organelle level, they include mitochondrial biogenesis, fusion and fission, to compensate for mitochondrial function, and mitophagy, for degrading damaged mitochondria. Specifically, in mitophagy, the target mitochondria are recognized by the autophagosomes and delivered to the lysosome for degradation. In this review, we describe the mechanisms of mitophagy and the factors that play an important role in this process. In particular, we focus on the roles of mitophagy adapters and receptors in the recognition of damaged mitochondria by autophagosomes. In addition, we also address a functional association of mitophagy with mitochondrial dynamics through the interaction of mitophagy adaptor and receptor proteins with mitochondrial fusion and fission proteins.
Autophagy, an evolutionarily conserved cellular degradation pathway of the lysosome, is associated with many physiological and pathological processes. The hallmark of autophagy is the formation of the autophagosome that engulfs and degrades cytosolic components via its fusion with the lysosome, in either a selective or a non-selective manner. Autophagy is tightly regulated by proteins encoded by autophagy-related (atg) genes. Among these proteins, ATG8/LC3 is essential for autophagosome biogenesis/maturation and it also functions as an adaptor protein for selective autophagy. In mammalian cells, several homologs of yeast Atg8 such as MAP1LC3, GABARAP, and GABARAPL 1/2 have been identified. However, the biological relevance of this gene diversity in higher eukaryotes, and their specific roles, are largely unknown. In this review, we describe the mammalian ATG8/LC3 family and discuss recent advancements in understanding their roles in the autophagic process.
The neurotrophin plays an important role in the development, differentiation and survival of the nervous system in vertebrates. It exerts its cellular effects through two different receptors, the Trk receptor tyrosine kinase neurotrophin receptor and the p75 neurotrophin receptor, a member of the tumor necrosis factor receptor superfamily. Trk and p75 neurotrophin receptors utilize specific target proteins to transmit signals into the cell. An ankyrin-rich membrane spanning protein (ARMS) was identified as a new p75 interacting protein and serves as a novel downstream target of p75 neurotrophin receptor. We sought to delineate the interaction between p75 and ARMS by deletion constructs of p75 and green fluorescent protein (GFP)-tagged ARMS. We examined the interaction between these two proteins after overexpressing them in HEK-293 cells. Using both Western blot analysis and immunocytochemistry followed by confocal laser scanning microscopy, we found out that the intracellular domain of the p75 neurotrophin receptor was important for the interaction with ARMS. The results from this study suggest that ARMS may play an important role for mediating the signals from p75 neurotrophin receptor into the cell.
Store-operated Ca2+ entry (SOCE) represents one of the major Ca2+ entry routes in non-excitable cells. It is involved in a variety of fundamental biological processes and the maintenance of Ca2+ homeostasis. The Ca2+ release-activated Ca2+ (CRAC) channel consists of stromal interaction molecule and Orai; however, the role and action of Homer proteins as an adaptor protein to SOCE-mediated Ca2+ signaling through the activation of CRAC channels in non-excitable cells still remain unknown. In the present study, we investigated the role of Homer2 in the process of Ca2+ signaling induced by the interaction between CRACs and Homer2 proteins in non-excitable cells. The response to Ca2+ entry by thapsigargin-mediated Ca2+ store depletion remarkably decreased in pancreatic acinar cells of Homer2-/- mice, as compared to wild-type cells. It also showed critical differences in regulated patterns by the specific blockers of SOCE in pancreatic acinar cells of Homer2-/- mice. The response to Ca2+ entry by the depletion in Ca2+ store markedly increased in the cellular overexpression of Orai1 and STIM1 as compared to the overexpression of Homer2 in cells; however, this response was remarkably inhibited by the overexpression of Orai1, STIM1, and Homer2. These results suggest that Homer2 has a critical role in the regulatory action of SOCE activity and the interactions between CRAC channels.
Grb2 is an important adaptor protein in the mitogenic Ras signaling pathway of receptor tyrosine kinases, and contains one SH2 domain and two SH3 domains. The SH2 domain binds to specific phosphotyrosine motifs on receptors or adaptor proteins such as Shc. The SH2 domain antagonists may lead to blocking of the oncogenic Ras signals and to developing new antitumor agents. In the course of screening SH2 antagonists from natural sources, cslerotiorin (1) and isochromophilone IV (2) were isolated from a strain, Penicillium multicolor F1753, and their structures were established by NMR spectral data. The metabolites significantly inhibited the binding between the Grb2-SH2 domain and phosphopeptide derived from the Shc protein, with $IC_{50}$ values of $22{\;}\mu\textrm{M}{\;}and{\;}48{\;}\mu\textrm{M}$ for (1) and (2), respectively. The compounds are the first nonpeptidic inhibitors of the SH2 domain from a natural source.
KIF21A는 kinesin superfamily에 속하는 분자 motor로서 미세소관을 따라서 분비소포를 운반한다. 최근의 연구결과 KIF21A 유전자 일부의 missense 돌연변이에 의하여 congenital fibrosis of the extraocular muscles (CFEOM) 1의 유발됨이 밝혀졌다. CFEOM1은 KIF21A의 돌연변이로 인하여 분화 발생과정에 occulo-motor신경과 neuromuscular junction 형성에 필요한 단백질을 이동시키지 못함으로써 유발된다. 본 연구에서는 효모 two-hybrid system을 사용하여 KIF21A의 WD-40 repeat domain과 결합하는 분자량이 작은 Purkinje cell protein-1 (Pcp-2), 또는 L7으로도 알려진 단백질을 분리하였다. Pcp-2는 효모 two-hybrid assay에서 KIF21A와 KIF21B의 WD-40 영역과는 결합하지만 다른 종류의 KIFs와는 결합하지 않았다. 또한 단백질간의 특이적 결합을 pull-down assay로 확인하였으며, 생쥐의 뇌 파쇄액에 Pcp-2 항체로 면역침강을 행하여 KIF21A를 확인한 결과 Pcp-2와 같이 침강하였다. 이러한 결과들은 KIF21A는 Pcp-2와 결합하며, 또한 Pcp-2는 KIF21A의 adaptor 단백질로서 세포 내 KIF21A의 수송에서 매개 단백질로 작용함을 시사한다.
The kinesin proteins (KIFs) make up a large superfamily of molecular motors that transport cargo such as vesicles, protein complexes, and organelles. KIF5 is a heterotetrameric motor that conveys vesicles and plays an important role in neuronal function. Here, we used the yeast two-hybrid system to identify the neuronal protein(s) that interacts with the tail region of KIF5 and found a specific interaction with ${\beta}III$ spectrin. The amino acid residues between 1394 and 1774 of ${\beta}III$ spectrin were required for the interaction with KIF5C. ${\beta}III$ spectrin also bound to the tail region of neuronal KIF5A and ubiquitous KIF5B but not to other kinesin family members in the yeast two-hybrid assay. In addition, these proteins showed specific interactions, confirmed by GST pull-down assay and co-immunoprecipitation. ${\beta}III$ spectrin interacted with GST-KIF5 fusion proteins, but not with GST alone. An antibody to ${\beta}III$ spectrin specifically co-immunoprecipitated KIF5s associated with ${\beta}III$ spectrin from mouse brain extracts. These results suggest that KTF5 motor proteins transport vesicles or organelles that are coated with ${\beta}III$ spectrin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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