Determining the Role of p97 Adaptor UBXD8 in Peroxisome Function
确定 p97 适配器 UBXD8 在过氧化物酶体功能中的作用
基本信息
- 批准号:10534586
- 负责人:
- 金额:$ 4.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-16 至 2025-08-15
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ATP phosphohydrolaseAdaptor Signaling ProteinAdipocytesAgingAutophagocytosisBile AcidsBiochemicalBiogenesisBiological AssayCatabolismCell LineCellsCholesterolComplementConfocal MicroscopyDevelopmentDiabetes MellitusDiseaseEndoplasmic ReticulumEnzymesEukaryotic CellExposure toFatty AcidsFeedbackFutureHeart DiseasesHomeostasisHydrolysisImageInheritedKnock-outKnockout MiceKnowledgeLeadLife Cycle StagesLipidsMalignant NeoplasmsMammalian CellMeasuresMediatingMetabolicMetabolic DiseasesMicroscopyMicrosomesMolecularNull LymphocytesOrganellesPathologyPathway interactionsPatientsPhenotypePhospholipid EthersPhysiologic pulsePlasmaPlayPositioning AttributeProcessProteinsProteomeProteomicsPurinesQuality ControlResearch PersonnelRoleSignal PathwaySiteSystemTechniquesTestingUbiquitinVery Long Chain Fatty AcidVesicleWorkYeastscareercellular targetingearly childhoodexperienceexperimental studylipid biosynthesislipid mediatorlipid metabolismlipidomicsneuropathologynoveloxidationperoxisomesensorspecies differencesterol estersterol homeostasistherapeutic target
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ ABSTRACT
Peroxisomes are ubiquitous organelles that are integrated into essential metabolic functions of eukaryotic
cells such as purine catabolism, bile acid and ether phospholipid synthesis, as well as β- and α- oxidation of very
long chain fatty acids (VLCFA). Deficiencies in peroxisomes have been associated with a variety of disease
states, including inherited neuropathologies, aging, heart disease, cancer, and diabetes. Their importance is
further underscored by the occurrence of peroxisome biogenesis disorders (PBD); serious early childhood
pathologies that are often fatal and characterized by altered lipid metabolism. Peroxisomes abundance can be
modulated by cellular metabolic demand via de novo synthesis at the Endoplasmic Reticulum (ER). Conversely,
when they are no longer needed, peroxisomes are degraded via a selective form of autophagy known as
pexophagy. Recent studies have found that peroxisomes and lipid droplets (LDs, lipid rich organelles that
regulate the storage and hydrolysis of neutral lipids such as TAG and sterol esters), arise from the same ER
sub-domains. The Ubiquitin-X domain 8 (UBXD8) is an ER-embedded adaptor to the p97 AAA-ATPase. At the
ER UBXD8 has essential functions in ER-associated degradation (ERAD) as well as fatty acid and sterol
homeostasis. Work from several groups, including our own unpublished studies indicate that UBXD8 regulates
the abundance of LDs.
In quantitative proteomic studies comparing the proteomes of wildtype and UBXD8 null cells, we find that
loss of UBXD8 decreases the abundance of numerous peroxisomal proteins. Furthermore, from lipidomics
analysis we identified an increase in VLCFAs and a decrease in cholesterol in UBXD8 knockout (KO) compared
to wildtype (WT) cells. Interestingly, it is observed PBD patients accumulate VLCFAs and have consistently
reduced cholesterol plasma levels. I have identified a significant decrease in peroxisome number and an
increase in peroxisome size in UBXD8 KO cells relative to wildtype cells. We were further able to rescue this
aberrant peroxisome phenotype by complementing UBXD8 KO cells with wildtype UBXD8. Additionally,
consistent with our proteomics analyses, we found that loss of UBXD8 in different cells results in significantly
lower levels of several peroxisomal proteins. Although the mechanism by which UBXD8 regulates ERAD is well
understood, its role in peroxisome function is completely unknown. The proposed work will test the
hypothesis that UBXD8 plays a critical role in peroxisome biogenesis at the ER. Proposed experiments
will use advanced microscopy and proteomics techniques to ascertain the role of UBXD8 in peroxisome
homeostasis and examine the effects of UBXD8 KO in a metabolically relevant cell line. A molecular
understanding of the mechanisms and signaling pathways controlling peroxisome abundance may allow for
modulation of peroxisome function during disease states.
项目概要/摘要
过氧化物酶体是普遍存在的细胞器,整合到真核生物的基本代谢功能中
细胞内嘌呤的分解代谢、胆汁酸和醚磷脂的合成,以及β-和α-氧化等
长链脂肪酸(VLCFA)的缺乏与多种疾病有关。
状态,包括遗传性神经病理学、衰老、心脏病、癌症和糖尿病。它们的重要性是。
过氧化物酶体生物合成障碍(PBD)的发生进一步强调了这一点;
通常是致命的并且以脂质代谢丰富为特征的病理学可能是致命的。
通过内质网(ER)离线从头合成来调节细胞代谢需求,
当不再需要时,过氧化物酶体会通过一种选择性的自噬形式被降解,称为
最近的研究发现,过氧化物酶体和脂滴(LD,富含脂质的细胞器)
调节由同一 ER 产生的中性脂质(例如 TAG 和甾醇酯)的储存和水解
泛素-X 结构域 8 (UBXD8) 是 p97 AAA-ATPase 的 ER 嵌入接头。
ER UBXD8 在 ER 相关降解 (ERAD) 以及脂肪酸和甾醇中具有重要功能
多个小组的工作,包括我们自己未发表的研究表明,UBXD8 具有调节作用。
LD 的丰度。
在比较野生型和 UBXD8 无效细胞的蛋白质组的定量蛋白质组学研究中,我们发现
此外,从脂质组学来看,UBXD8 的缺失会降低多种过氧化物酶体蛋白的丰度。
分析表明,与 UBXD8 敲除 (KO) 相比,VLCFA 增加,胆固醇减少
与野生型 (WT) 细胞相比,观察到 PBD 患者会积累 VLCFA,并且持续存在。
我发现血浆胆固醇水平显着降低。
相对于野生型细胞,UBXD8 KO 细胞中过氧化物酶体的大小增加,我们进一步能够挽救这一点。
通过用野生型 UBXD8 补充 UBXD8 KO 细胞来抑制异常的过氧化物酶体表型。
与我们的蛋白质组学分析一致,我们发现不同细胞中 UBXD8 的缺失会导致显着的
尽管 UBXD8 调节 ERAD 的机制很好,但几种过氧化物酶体蛋白的水平较低。
据了解,其在过氧化物酶体功能中的作用完全未知。拟议的工作将测试它。
假设 UBXD8 在 ER 的过氧化物酶体生物合成中发挥关键作用。
将使用先进的显微镜和蛋白质组学技术来确定 UBXD8 在过氧化物酶体中的作用
稳态并检查 UBXD8 KO 在代谢相关细胞系 A 分子中的影响。
了解控制过氧化物酶体丰度的机制和信号通路可能有助于
疾病状态下过氧化物酶体功能的调节。
项目成果
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