Endogenous nitrated nucleotide is a key mediator of autophagy and innate defense against bacteria.

內源性硝基化核苷酸是抵禦細菌的先天免疫自噬作用的關鍵調控者

Chiaki Ito, Yohei Saito, Takashi Nozawa, Shigemoto Fujii, Tomohiro Sawa, Hirofumi Inoue, Tetsuro Matsunaga, Shahzada Khan, Soichiro Akashi, Ryota Hashimoto, Chihiro Aikawa, Eriko Takahashi, Hiroshi Sagara, Masaaki Komatsu, Keiji Tanaka, Takaaki Akaike, Ichiro Nakagawa, Hirokazu Arimoto. Mol. Cell. (2013) 52(6):794-804.

Speaker: Po-Sheng Tsai (蔡伯昇)                  Time: 14:00~15:00, June. 11, 2014

Commentator: Dr. Pei-Jane Tsai (蔡佩珍老師)                        Place: Room 5761

Abstract

自噬作用是一種細胞用來降解多餘蛋白及老舊胞器的過程，同時它也被認為是一種對抗侵襲性微生物的先天免疫，這些侵襲性微生物包括沙門氏菌以及A型鏈球菌。(1)在先前的報導中，誘導內毒素調控的自噬作用在心肌細胞中同時需要活性氧化物以及一氧化氮。(2)然而，活性氮化物在活化自噬作用的過程中所扮演的角色尚未被完全了解。在作者先前的研究中發現內毒素及干擾素γ刺激之下，細胞會產生活性氮化物以及8-nitroguanosine 3’, 5’-cyclic monophosphate (8-nitro-cGMP)。(3)本篇研究中，作者發現8-nitro-cGMP會增強巨噬細胞的自噬作用，其機制是透過將細菌表面的蛋白做S-guanylation修飾作用，使其更容易被Lys63-linked polyubiquitination，並走向選擇性自噬作用。而透過8-nitro-cGMP作用可以將細胞內的A型鏈球菌表面蛋白行S-guanylation修飾作用，因而增強自噬作用以及細胞內A型鏈球菌的清除。為了找出A型鏈球菌表面的S-guanylation目標蛋白，作者將S-guanylation陽性的蛋白萃取並用質譜儀分析，發現A型鏈球菌主要的表面目標蛋白為GAPDH以及fructose-bisphosphate aldolase。總結來說，作者發現8-nitro-cGMP這個自噬作用的硝基化調控者可以對A型鏈球菌的表面蛋白行S-guanylation修飾作用並誘發Lys63-linked polyubiquitination，接下來引起後續的選擇性自噬作用，作為清除細胞內A型鏈球菌的先天免疫防禦。

References:

1.     Nakagawa I, Amano A, Mizushima N, Yamamoto A et al. (2004). Autophagy defends cells against invading group A Streptococcus. Science. 306, 1037–1040.

2.     Yuan H, Perry CN, Huang C, Iwai-Kanai E, Carreira RS, Glembotski CC et al. (2009). LPS-induced autophagy is mediated by oxidative signaling in cardiomyocytes and is associated withcytoprotection. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 296, H470–H479.

3.     Sawa T, Zaki MH, Okamoto T, Akuta T, Tokutomi Y, Fujii S et al. (2007). Protein S-guanylation by the biological signal 8-nitroguanosine 30,50-cyclic monophosphate. Nat. Chem. Biol. 3, 727–735.