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Oct 21, 2023

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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13609 (2023) Citar este artigo 220 Acessos 1 Altmetric Metrics detalha diversos processos celulares, incluindo tráfego de membrana, homeostase lipídica,

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13609 (2023) Citar este artigo

220 acessos

1 Altmétrico

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Diversos processos celulares, incluindo tráfego de membrana, homeostase lipídica, citocinese, posicionamento mitocondrial e motilidade celular são criticamente dependentes do fator de troca de nucleotídeo guanina do domínio Sec7 GBF1. No entanto, não se sabe como é regulada a participação do GBF1 em uma função celular específica. Aqui, mostramos que a fosforilação de resíduos específicos de serina e tirosina altamente conservados dentro do domínio N-terminal do GBF1 regula diferencialmente sua função na manutenção da homeostase do Golgi e na facilitação da secreção versus seu papel na citocinese. Especificamente, mutantes GBF1 contendo substituições de aminoácidos únicos que imitam S233, S371, Y377 e Y515 estavelmente fosforilados ou o mutante S233A que não pode ser fosforilado são totalmente capazes de manter a arquitetura de Golgi e apoiar o tráfego de carga através da via secretora quando avaliados em múltiplos ensaios funcionais. No entanto, os mesmos mutantes causam multinucleação quando expressos em células e parecem inibir a progressão através da mitose e a resolução de pontes citocinéticas. Assim, o GBF1 participa de redes interativas distintas ao mediar a homeostase e secreção do Golgi versus facilitar a citocinese, e a integração do GBF1 nessas redes é regulada diferencialmente pela fosforilação de resíduos específicos do GBF1.

A homeostase celular depende de circuitos rigidamente controlados que envolvem e coordenam diferentes processos em resposta a estímulos internos e externos. A integração do estado metabólico, genético e fisiológico/bioquímico celular é continuamente monitorada e retransmitida entre si para sincronização em todo o sistema. Pontos de verificação e mecanismos de controle distintos evoluíram para garantir que os processos sejam coordenados no tempo e no espaço. A via secretora, composta por vários compartimentos distintos, é fortemente regulada para garantir um tráfego compensatório anterógrado e de reciclagem da membrana e proteínas selecionadas para garantir o transporte contínuo.

Um dos principais reguladores da via secretora são as pequenas GTPases da superfamília Arf que facilitam o tráfego na interface ER-Golgi . Arfs são essenciais para recrutar os complexos de revestimento do coatômero heptamérico para as membranas do Golgi para formar vesículas COPI que reciclam proteínas e membrana do Golgi para o RE6,7,8,9. Todos os Arfs circulam entre os estados ligados ao GDP e ao GTP e são funcionais e associados à membrana apenas quando estão no estado ligado ao GTP (ativo) . A troca GDP/GTP é cineticamente desfavorável (para evitar a ativação espúria de Arf) e requer uma enzima, um fator de troca de nucleotídeo guanina (GEF) para catalisar o deslocamento do GDP, permitindo assim a ligação do GTP ativador ao Arf. O GEF responsável pela formação de vesículas COPI é o Fator 1 de Resistência Brefeldin A Específico do Golgi (GBF1), que se localiza nos compartimentos da interface ER-Golgi, incluindo locais de saída do RE, Compartimento Intermediário ER-Golgi (ERGIC) e o Golgi11, 12. O GBF1 é absolutamente essencial para ativar Arfs necessários para manter a arquitetura e a função da via secretora, e a interrupção da atividade do GBF1 com o metabólito fúngico Brefeldina A (BFA) ou a depleção do GBF1 celular pelo RNAi causa o colapso do Golgi no RE e inibe secreção11,13,14,15,16.

Além do seu papel bem caracterizado na homeostase do Golgi e no tráfego secretor, o GBF1 parece participar de uma infinidade de outros eventos celulares espacialmente removidos do Golgi. O GBF1 tem como alvo a borda principal da membrana plasmática em células de glioblastoma em movimento ativo e neutrófilos quimiotaxantes, onde sua atividade catalítica é essencial para sustentar a motilidade direcional em um processo que envolve a remodelação da actina cortical facilitada por Rac1 . O GBF1 regula negativamente a formação de gotículas lipídicas (LD) e o conteúdo de triacilglicerol celular, presumivelmente facilitando a entrega de ATGL (lipase de triglicerídeo adiposo) aos LDs através de uma interação direta entre GBF1 e ATGL20. A regulação da homeostase da LD mediada pelo GBF1 parece importante para apoiar a replicação bem-sucedida de vírus como o vírus da Dengue21. O GBF1 também interage com a proteína da membrana mitocondrial MIRO para modular suas interações com os motores citoplasmáticos da dineína e, assim, regular o posicionamento mitocondrial, bem como impactar a arquitetura das cristas intra-mitocondriais através de um mecanismo ainda não caracterizado . A função no posicionamento mitocondrial é conservada na evolução, como mostrado por fenótipos análogos causados ​​pela remoção do GBF1 no verme C. elegans e em células de mamíferos . Além disso, o GBF1 foi implicado em funções ainda não compreendidas durante a mitose em células de mamíferos, em apoio aos defeitos de septação descritos anteriormente em S. pombe deletado de uma cópia de Gea1, o ortólogo de levedura de GBF128. Em células de mamíferos em mitose, o GBF1 é fosforilado em S292 e S297 pela CK2 na anáfase tardia e na telófase inicial, e assim o GBF1 fosforilado parece localizar-se no corpo de Fleming da ponte citocinética. O GBF1 fosforilado S292/297 é degradado durante a telófase tardia, mas os níveis celulares globais de GBF1 não mudam, sugerindo que apenas uma pequena fração de GBF1 é fosforilada em S292 e S297 e subsequentemente degradada. Prevenir a fosforilação e a degradação pela expressão de S292A e S297A causa defeitos mitóticos nas células, com os elementos de Golgi não coalescendo corretamente na mitose tardia. Nas células que expressam S292A/S297A, a ponte citocinética é desestabilizada, resultando no seu colapso e na formação de células binucleadas26.