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线粒体自噬受体 Nix 的磷酸化增强了它与 LC3 蛋白的相互作用。

Phosphorylation of the mitochondrial autophagy receptor Nix enhances its interaction with LC3 proteins.

机构信息

Institute of Biophysical Chemistry and Center for Biomolecular Magnetic Resonance, Goethe University, D-60438, Frankfurt, Germany.

Biomolecular Interaction Centre, School of Biological Sciences, University of Canterbury, Christchurch, 8020, New Zealand.

出版信息

Sci Rep. 2017 Apr 25;7(1):1131. doi: 10.1038/s41598-017-01258-6.

Abstract

The mitophagy receptor Nix interacts with LC3/GABARAP proteins, targeting mitochondria into autophagosomes for degradation. Here we present evidence for phosphorylation-driven regulation of the Nix:LC3B interaction. Isothermal titration calorimetry and NMR indicate a ~100 fold enhanced affinity of the serine 34/35-phosphorylated Nix LC3-interacting region (LIR) to LC3B and formation of a very rigid complex compared to the non-phosphorylated sequence. Moreover, the crystal structure of LC3B in complex with the Nix LIR peptide containing glutamic acids as phosphomimetic residues and NMR experiments revealed that LIR phosphorylation stabilizes the Nix:LC3B complex via formation of two additional hydrogen bonds between phosphorylated serines of Nix LIR and Arg11, Lys49 and Lys51 in LC3B. Substitution of Lys51 to Ala in LC3B abrogates binding of a phosphomimetic Nix mutant. Functionally, serine 34/35 phosphorylation enhances autophagosome recruitment to mitochondria in HeLa cells. Together, this study provides cellular, biochemical and biophysical evidence that phosphorylation of the LIR domain of Nix enhances mitophagy receptor engagement.

摘要

自噬受体 Nix 与 LC3/GABARAP 蛋白相互作用,将线粒体靶向到自噬体中进行降解。在这里,我们提供了磷酸化驱动 Nix:LC3B 相互作用调节的证据。等温滴定量热法和 NMR 表明,与非磷酸化序列相比,丝氨酸 34/35 磷酸化的 Nix LC3 相互作用区域(LIR)与 LC3B 的亲和力增强了约 100 倍,形成了非常刚性的复合物。此外,LC3B 与含有谷氨酸作为磷酸模拟残基的 Nix LIR 肽的复合物的晶体结构和 NMR 实验表明,LIR 磷酸化通过在 Nix LIR 的磷酸化丝氨酸和 LC3B 中的 Arg11、Lys49 和 Lys51 之间形成另外两个氢键来稳定 Nix:LC3B 复合物。LC3B 中的 Lys51 突变为 Ala 会破坏与磷酸模拟突变体的结合。功能上,丝氨酸 34/35 的磷酸化增强了 HeLa 细胞中线粒体自噬体的募集。总之,这项研究提供了细胞、生化和生物物理证据,表明 Nix LIR 结构域的磷酸化增强了自噬受体的结合。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/fae8/5430633/f08bc5f4c721/41598_2017_1258_Fig1_HTML.jpg

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