Az intraluminális hidrogén peroxid elimináció mechanizmusai az endoplazmás retikulumban = Mechanisms of intraluminal hydrogen peroxide elimination in the endoplasmic reticulum

摘要

Az endoplazmás retikulum (ER) oxidatív protein foldingjának luminális H2O2 termelése hozzájárul az organellum oxidatív környezetének kialakulásához. Kimutattuk, hogy az Ero1α, az oxidatív hajtogatás és ER redox homeosztázis egyik legfontosabb szabályozója, feldúsul a MAM frakcióban, és szabályozza a Ca2+ áramokat. Az Ero1α szintjének mind növelésével mind csökkentésével módosítani lehetett az ER Ca2+ fluxusokat, amely feltárja a fehérje kulcsfontosságú szerepét a korai szekréciós kompartimentumban. Azt is megfigyeltük, hogy a máj ER luminális H2O2 szint emelkedése in vivo egerekben a mikroszómális GSH és fehérje tiol tartalom csökkenését, valamint luminális oxidoreduktázok redox állapotának eltolódását eredményezte. Az oxidatív hatás kiváltotta ar ER tágulását, mely redukálószerekkel kivédhető volt. ER-be célzott katalázt overexpresszáló, antitest termelő sejtekben az érett antitest polimerek csökkent szekrécióját, míg az antitest prekurzor monomerek/dimerek intracelluláris felhalmozódását észleltük. Az eredmények szerint a helyi H2O2 termelés elősegíti, míg a H2O2 eltávolítása rontja a diszulfidok kialakulását. Három review-t közöltünk az ER redox viszonyairól. Egy tanulmányban az oxidatív protein foldingra új paradigmát javasoltunk: a több oxidáns hipotézist. Két átfogó review-ban a jelenlegi ismereteket foglaltuk össze az ER legfontosabb redox rendszereiről. Másik két cikkben pedig a kompartimentáció jelentőségét alátámasztó eredményeket tárgyaltuk. | Oxidative protein folding in the endoplasmic reticulum (ER) results in luminal H2O2 production, contributing to the formation of the oxidative environment of the organelle. We showed that Ero1α, a key controller of oxidative folding and ER redox homeostasis, is enriched in mitochondrial-associated ER membranes (MAM) and regulates Ca2+ fluxes. Either increasing or decreasing the levels of Ero1α affected Ca2+ fluxes, which reveals a pivotal role for this oxidase in the early secretory compartment. We also observed that the elevation of hepatic ER luminal H2O2 levels of mice in vivo resulted in a decrease in microsomal GSH and protein-thiol contents and in a redox shift of certain luminal oxidoreductases. The oxidative wave was accompanied by reversible dilation of ER, prevented by concomitant reducing treatment. ER targeted catalase overexpressing antibody producing cells showed diminished secretion of mature antibody polymers, while incomplete antibody monomers/dimers were accumulated and/or secreted. The results indicate that local H2O2 production promotes, while quenching of H2O2 impairs disulfide formation. We published three reviews on the redox conditions in the ER. In a Hypothesis paper we proposed a new paradigm for the oxidative folding: the multiple oxidant hypothesis. In two comprehensive reviews we summarized the present knowledge on the major redox systems in the ER. We summarized the facts showing the importance of compartmentation in two other reviews.