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CASP9(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶 9)参与 IGF2R/CI-MPR 内体运输。

Involvement of CASP9 (caspase 9) in IGF2R/CI-MPR endosomal transport.

机构信息

Departments of Pathology, University of Pittsburgh School of Medicine and the University of Pittsburgh Cancer Institute, Pittsburgh, PA, USA.

Cell Biology, University of Pittsburgh School of Medicine and the University of Pittsburgh Cancer Institute, Pittsburgh, PA, USA.

出版信息

Autophagy. 2021 Jun;17(6):1393-1409. doi: 10.1080/15548627.2020.1761742. Epub 2020 May 25.

Abstract

Recently, we reported that increased expression of CASP9 pro-domain, at the endosomal membrane in response to HSP90 inhibition, mediates a cell-protective effect that does not involve CASP9 apoptotic activity. We report here that a non-apoptotic activity of endosomal membrane CASP9 facilitates the retrograde transport of IGF2R/CI-MPR from the endosomes to the trans-Golgi network, indicating the involvement of CASP9 in endosomal sorting and lysosomal biogenesis. CASP9-deficient cells demonstrate the missorting of CTSD (cathepsin D) and other acid hydrolases, accumulation of late endosomes, and reduced degradation of bafilomycin A-sensitive proteins. In the absence of CASP9, IGF2R undergoes significant degradation, and its rescue is achieved by the re-expression of a non-catalytic mutant. This endosomal activity of CASP9 is potentially mediated by herein newly identified interactions of CASP9 with the components of the endosomal membrane transport complexes. These endosomal complexes include the retromer VPS35 and the SNX dimers, SNX1-SNX5 and SNX2-SNX6, which are involved in the IGF2R retrieval mechanism. Additionally, CASP9 interacts with HGS/HRS/ESCRT-0 and the CLTC (clathrin heavy chain) that participate in the initiation of the endosomal ESCRT degradation pathway. We propose that endosomal CASP9 inhibits the endosomal membrane degradative subdomain(s) from initiating the ESCRT-mediated degradation of IGF2R, allowing its retrieval to transport-designated endosomal membrane subdomain(s). These findings are the first to identify a cell survival, non-apoptotic function for CASP9 at the endosomal membrane, a site distinctly removed from the cytoplasmic apoptosome. Via its non-apoptotic endosomal function, CASP9 impacts the retrograde transport of IGF2R and, consequently, lysosomal biogenesis.: ACTB: actin beta; ATG7: autophagy related 7; BafA1: bafilomycin A; CASP: caspase; CLTC/CHC: clathrin, heavy chain; CTSD: cathepsin D; ESCRT: endosomal sorting complexes required for transport; HEXB: hexosaminidase subunit beta; HGS/HRS/ESCRT-0: hepatocyte growth factor-regulated tyrosine kinase substrate; IGF2R/CI-MPR: insulin like growth factor 2 receptor; ILV: intraluminal vesicles; KD: knockdown; KO: knockout; M6PR/CD-MPR: mannose-6-phosphate receptor, cation dependent; MEF: murine embryonic fibroblasts; MWU: Mann-Whitney U test; PepA: pepstatin A; RAB7A: RAB7, member RAS oncogene family; SNX-BAR: sorting nexin dimers with a Bin/Amphiphysin/Rvs (BAR) domain each; TGN: trans-Golgi network; TUBB: tubulin beta; VPS26: VPS26 retromer complex component; VPS29: VPS29 retromer complex component; VPS35: VPS35 retromer complex component.

摘要

最近,我们报道了在 HSP90 抑制作用下,CASP9 前结构域在内涵体膜上的表达增加,介导了一种不涉及 CASP9 凋亡活性的细胞保护作用。我们在这里报告,内涵体膜 CASP9 的非凋亡活性促进 IGF2R/CI-MPR 从内涵体向反式高尔基体网络的逆行转运,表明 CASP9 参与内涵体分拣和溶酶体发生。CASP9 缺陷细胞表现出 CTSD(组织蛋白酶 D)和其他酸性水解酶的错误分拣、晚期内涵体的积累和巴弗洛霉素 A 敏感蛋白降解减少。在没有 CASP9 的情况下,IGF2R 会发生明显降解,通过表达非催化突变体可以挽救其降解。CASP9 的这种内涵体活性可能是通过本文新鉴定的 CASP9 与内涵体膜运输复合物成分之间的相互作用介导的。这些内涵体复合物包括 retromer VPS35 和 SNX 二聚体、SNX1-SNX5 和 SNX2-SNX6,它们参与 IGF2R 回收机制。此外,CASP9 与 HGS/HRS/ESCRT-0 和 CLTC(网格蛋白重链)相互作用,参与内涵体 ESCRT 降解途径的起始。我们提出,内涵体 CASP9 抑制内涵体膜降解亚基从启动 IGF2R 的 ESCRT 介导降解,允许其回收至运输指定的内涵体膜亚基。这些发现是首次确定 CASP9 在内涵体膜上具有细胞存活的非凋亡功能,该位置明显远离细胞质凋亡体。通过其非凋亡性内涵体功能,CASP9 影响 IGF2R 的逆行转运,进而影响溶酶体发生:ACTB:肌动蛋白β;ATG7:自噬相关 7;BafA1:巴弗洛霉素 A;CASP:半胱天冬酶;CLTC/CHC:网格蛋白重链;CTSD:组织蛋白酶 D;ESCRT:内体分选复合物所需的运输;HEXB:己糖胺酶亚基β;HGS/HRS/ESCRT-0:肝细胞生长因子调节的酪氨酸激酶底物;IGF2R/CI-MPR:胰岛素样生长因子 2 受体;ILV:腔内囊泡;KD:敲低;KO:敲除;M6PR/CD-MPR:甘露糖-6-磷酸受体,阳离子依赖性;MEF:鼠胚胎成纤维细胞;MWU:曼-惠特尼 U 检验;PepA:胃蛋白酶抑制剂 A;RAB7A:RAB7,RAS 癌基因家族成员;SNX-BAR:每个都具有 Bin/Amphiphysin/Rvs(BAR)结构域的分选 NeXin 二聚体;TGN:反式高尔基体网络;TUBB:微管蛋白β;VPS26:VPS26 逆行转运体复合物成分;VPS29:VPS29 逆行转运体复合物成分;VPS35:VPS35 逆行转运体复合物成分。

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