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Proteasomes of Autophagy-Deficient Cells Exhibit Alterations in Regulatory Proteins and a Marked Reduction in Activity

Xiong, Qiuhong und Feng, Rong und Fischer, Sarah und Karow, Malte und Stumpf, Maria und Meßling, Susanne und Nitz, Leonie und Müller, Stefan und Clemen, Christoph S. und Song, Ning und Li, Ping (2023) Proteasomes of Autophagy-Deficient Cells Exhibit Alterations in Regulatory Proteins and a Marked Reduction in Activity. Cells, 12 (11), Seite 1514. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/cells12111514. ISSN 2073-4409.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.3390/cells12111514

Kurzfassung

Autophagy and the ubiquitin proteasome system are the two major processes for the clearance and recycling of proteins and organelles in eukaryotic cells. Evidence is accumulating that there is extensive crosstalk between the two pathways, but the underlying mechanisms are still unclear. We previously found that autophagy 9 (ATG9) and 16 (ATG16) proteins are crucial for full proteasomal activity in the unicellular amoeba Dictyostelium discoideum. In comparison to AX2 wild-type cells, ATG9- and ATG16- cells displayed a 60 percent, and ATG9-/16- cells a 90 percent decrease in proteasomal activity. Mutant cells also showed a significant increase in poly-ubiquitinated proteins and contained large ubiquitin-positive protein aggregates. Here, we focus on possible reasons for these results. Reanalysis of published tandem mass tag-based quantitative proteomic results of AX2, ATG9-, ATG16-, and ATG9-/16- cells revealed no change in the abundance of proteasomal subunits. To identify possible differences in proteasome-associated proteins, we generated AX2 wildtype and ATG16- cells expressing the 20S proteasomal subunit PSMA4 as GFP-tagged fusion protein, and performed co-immunoprecipitation experiments followed by mass spectrometric analysis. The results revealed no significant differences in the abundance of proteasomes between the two strains. However, we found enrichment as well as depletion of proteasomal regulators and differences in the ubiquitination of associated proteins for ATG16-, as compared to AX2 cells. Recently, proteaphagy has been described as a means to replace non-functional proteasomes. We propose that autophagy-deficient D. discoideum mutants suffer from inefficient proteaphagy, which results in the accumulation of modified, less-active, and also of inactive, proteasomes. As a consequence, these cells exhibit a dramatic decrease in proteasomal activity and deranged protein homeostasis.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198845/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Proteasomes of Autophagy-Deficient Cells Exhibit Alterations in Regulatory Proteins and a Marked Reduction in Activity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Xiong, QiuhongShanxi University, Institutes of Biomedical Sciences, Key Laboratory of Medical Molecular Cell Biology, Taiyuan, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Feng, RongShanxi University, Institutes of Biomedical Sciences, Key Laboratory of Medical Molecular Cell Biology, Taiyuan, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, SarahUniversity of Cologne, Medical Faculty, Institute of Biochemistry, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karow, MalteUniversity of Cologne, Medical Faculty, Institute of Biochemistry, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stumpf, MariaUniversity of Cologne, Medical Faculty, Institute of Biochemistry, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meßling, SusanneUniversity of Cologne, Medical Faculty, Institute of Biochemistry, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nitz, LeonieUniversity of Cologne, Medical Faculty, Institute of Biochemistry, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, StefanUniversity of Cologne, Medical Faculty, Center for Molecular Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clemen, Christoph S.German Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Gravitational Biology, Colognehttps://orcid.org/0000-0002-1291-4219NICHT SPEZIFIZIERT
Song, NingShanxi University, Institutes of Biomedical Sciences, Key Laboratory of Medical Molecular Cell Biology, Taiyuan, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, PingShanxi University, Institutes of Biomedical Sciences, Key Laboratory of Medical Molecular Cell Biology, Taiyuan, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Mai 2023
Erschienen in:Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.3390/cells12111514
Seitenbereich:Seite 1514
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2073-4409
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Autophagy, ubiquitin proteasome system (UPS), Dictyostelium, ATG9, ATG16
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Gravisensorik
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Gravitationsbiologie
Hinterlegt von: Chiodo, Annette
Hinterlegt am:15 Nov 2023 12:03
Letzte Änderung:22 Nov 2023 10:33

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