早幼粒细胞白血病蛋白与自噬分子LC3的相互作用及其意义

Studying autophagy and its related proteins is one of the most important research topics in current life science fields. Recently, we found that transiently transfected or interferon (IFN) alpha-inducible expression of promyelocytic leukemia (PML) protein significantly potentiated autophagy-related LC3 protein to localize in the nucleus and specifically target to PML nuclear bodies (NBs). Moreover, co-immunoprecipitation results showed ectopically expressed PML proteins interacted with LC3. Based on these findings, we will further confirm PML-triggered the interaction of itself and LC3, and also address which form of LC3 protein is involved in this effect. Meanwhile, we will identify LC3-interacting proteins when PML protein is overexpressed, and further deeply elucidate the mechanism of PML-enhanced LC3 targeting to PML NBs and its significance. This will not only provide some new knowledge for the research of altered localization of LC3 and its related function,but also possibly shed new insights for understanding the role of PML-interacting with LC3 in leukemic cell senescence, leukemogenesis and leukemia therapy.

细胞自噬及相关蛋白的研究已经成为当前生命科学领域的重要研究热点之一。新近，本课题组发现，早幼粒细胞白血病（PML）的转染表达或经干扰素(IFN)alpha的诱导表达能够显著地促进自噬相关蛋白LC3入核，并特异性地结合至PML核体（NBs）；免疫共沉淀实验显示，外源性过表达的PML和LC3蛋白之间存在相互作用。本课题将以这些重要发现为基础，在进一步确认PML促进其自身和LC3发生相互作用的基础上，明确PML与哪种形式的LC3蛋白发生相互作用；通过识别在PML过表达的条件下LC3的相互作用蛋白为切入点，深入阐明PML促进LC3蛋白滞留于PML NBs结构的分子机制及其生物学意义。这将不仅对LC3的定位改变及相关新功能的研究提供新的知识，而且可能对认识PML与LC3的相互作用在白血病细胞衰老及白血病的发生和治疗中的作用具有理论创新意义。

我们过去的研究显示，白血病致病相关蛋白PML-RAR的表达显著地增强细胞自噬的活性，在进一步探讨该效应的机制过程中，我们发现瞬时过表达早幼粒细胞白血病（PML）蛋白能够显著地招募部分的LC3蛋白入核，并特异性地定位至PML核体（NBs）结构而出现明显的共定位现象。由于LC3是检测细胞自噬活性的金指标，目前并无文献报导该蛋白入核，因此该现象引起了我们的关注。我们的结果显示，通过CO-IP和细胞内定位表达观察发现过表达的PML和LC3蛋白之间确实存在相互作用。同时在PC3细胞中用4000 IU/ml的IFN-a处理48小时，在PML表达显著增高（表现为PML核体结构的数量增多以及增大）的情况下，部分的LC3蛋白确实可以特异性地定位至PML核体结构。进一步地，我们发现在Atg5-/-MEF细胞中，PML和LC3之间的相互作用依旧存在，提示它们两者的相互作用并不依赖于细胞的自噬活性，同时PML很可能与LC3-I存在相互作用。另一方面，通过Blast 程序进行蛋白氨基酸序列比对发现，我们发现在PML的Ring finger结构域和C-末端分别存在LC3相互作用序列，然后我们分别将这两个motif突变(称为mutant1和mutant2)后，并应用CO-IP以及检测细胞内的定位表达情况，我们发现LIR突变体确实减弱了PML与LC3之间的相互作用，提示PML与LC3之间的相互作用可能是通过LIR区域实现的。随着这部分工作的开展，我们将首先提出LC3入核的新观点，而且可能对认识PML和LC3的相互作用在白血病细胞衰老及白血病发生与治疗中的作用具有理论创新意义。