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Enregistrement W4389243624 · doi:10.1182/blood-2023-173385

Serine Phosphorylation Marks Proteins for Degradation By the Mitochondrial Serine Protease Complex, Clpxp

2023· article· en· W4389243624 sur OpenAlexaff
Yue Feng, Yulia Jitkova, Alexander Keszei, Chaitra Sarathy, Vincent Trudel, Jonathan St‐Germain, Matthew Tcheng, Monica M. Goncalves, Yongran Yan, Rose Hurren, Matthew Schultz, Siavash Vahidi, Brian Raught, Andrei K. Yudin, Mohammad T. Mazhab‐Jafari, Aaron D. Schimmer

Notice bibliographique

RevueBlood · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueProtein Hydrolysis and Bioactive Peptides
Établissements canadiensUniversity of GuelphPrincess Margaret Cancer CentreUniversity of TorontoUniversity Health Network
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhosphorylationProteolysisBiologyBiochemistrySerineCasein kinase 2Protein degradationProtein kinase AEnzyme

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ClpXP, a serine protease located in the mitochondrial matrix, regulates mitochondrial proteostasis by degrading damaged or aggregated proteins, including respiratory chain subunits. ClpXP is a bipartite protein complex comprised of the ClpX regulatory particle that caps each end of the ClpP degradation chamber. ClpX recognizes substrates, unfolds them, and feeds them into ClpP for proteolysis. Genetic or chemical inhibition of ClpXP leads to impaired oxidative phosphorylation function and leukemic cell death in vitro and in vivo. Importantly, however, the degradation marker of human ClpXP remains elusive. Since the bacterial homologue of ClpXP recognizes phosphorylated arginine (pArg)-tagged protein for degradation, we hypothesized that human ClpXP might also recognize phosphorylated amino acids as degrons. We first investigated whether phosphorylation influences substrate degradation by ClpXP using a model substrate, α-casein. Recombinant human ClpXP preferentially degraded phosphorylated α-casein compared to dephosphorylated α-casein. To further elucidate the effects of phosphorylation, we screened a panel of phosphorylated amino acids for their ability to impede ClpXP-mediated degradation of FITC-tagged α-casein. Phosphorylated serine (pSer) and phosphorylated threonine (pThr) free amino acids, or short peptides containing pSer or pThr, inhibited α-casein degradation by ClpXP in a dose-dependent manner. In contrast, phosphorylated pArg, and phosphorylated tyrosine (pTyr), as well as free unmodified Ser or Thr, did not impact ClpXP protease activity. Next, we applied a thermal shift assay to measure the binding capabilities of pSer and pThr to ClpX. We discovered that these phosphorylated amino acids, whether free or incorporated into short peptides, successfully associated with ClpX. In contrast, their dephosphorylated counterparts did not exhibit the same binding activity. Notably, pSer did not affect enzyme activity of the related LonP1 mitochondrial matrix serine protease, thereby demonstrating the specificity of pSer for ClpXP. Extending our studies to intact cells, we analyzed a proteomic dataset of post-translational modifications in Jurkat cells with and without treatment with bortezomib (1 µM), a proteasome inhibitor that inhibits ClpXP at this concentration. Notably, a global enrichment of phosphorylation was observed for mitochondrial proteins upon bortezomib treatment. We overlaid observed phosphorylated proteins with the ClpXP interactome as determined by BioID, and identified 9 phosphorylated mitochondrial proteins that also interact with ClpXP. Of these proteins, respiratory chain II complex subunit, SDHA, was the top hit, where serine phosphorylation was increased over 4 folds. Next we determined how depletion of ClpXP affected levels of phosphorylated substrate in intact cells. Knockdown of ClpX or ClpP in OCI-AML2 cells increased levels of serine phosphorylated SDHA (pSer-SDHA). We then added recombinant ClpXP protein to mitochondrial lysates and observed selective degradation of pSer-SDHA. To determine if pSer-SDHA are damaged proteins, we partitioned mitochondria into soluble and insoluble fractions using digitonin. pSer-SDHA was enriched in the detergent-insoluble fraction. In addition, we induced mitochondrial proteolytic stress by treating OCI-AML2 cells with antimycin to increase mitochondrial ROS or through heat shock by culturing cells at 42 oC. Both antimycin and heat shock increased pSer-SDHA in the detergent-insoluble fraction, further supporting pSer marking damaged proteins. Finally, we developed small molecule pSer mimics. We showed that these compounds bound ClpX in thermal shift assays. In addition, these compounds inhibited ClpXP protease activity in cell-free enzymatic assays. In summary, ClpXP recognizes serine phosphorylation as a degradation marker for damaged mitochondrial proteins. Small molecules that inhibit ClpX could be leads for novel anti-cancer agents.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,249
Écart entre enseignants0,234 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
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