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Visualization of MG53-mediated Cell Membrane Repair Using <em>in vivo</em> and <em>in vitro</em> Systems

Repair of acute injury to the cell membrane is an elemental process of normal cellular physiology, and defective membrane repair has been linked to many ...

Junctophilin (JP) mediates the close contact between cell surface and intracellular membranes in muscle cells ensuring efficient excitation-contraction coupling. Here we demonstrate that disruption of triad junction structure formed by the transverse tubular (TT) invagination of plasma membrane and terminal cisternae of sarcoplasmic reticulum (SR) by reduction of JP expression leads to defective Ca2+ homeostasis in muscle cells. Using adenovirus with small hairpin interference RNA (shRNA) against both JP1 and JP2 genes, we could achieve acute suppression of JPs in skeletal muscle fibers. The shRNA-treated muscles exhibit deformed triad junctions and reduced store-operated Ca2+ entry (SOCE), which is likely due to uncoupled retrograde signaling from SR to TT. Knockdown of JP also causes a reduction in SR Ca2+ storage and altered caffeine-induced Ca2+ release, suggesting an orthograde regulation of the TT membrane on the SR Ca2+ release machinery. Our data demonstrate that JPs play an important role in controlling overall intracellular Ca2+ homeostasis in muscle cells. We speculate that altered expression of JPs may underlie some of the phenotypic changes associated with certain muscle diseases and aging.

Uncoupling store-operated Ca2+ entry and altered Ca2+ release from sarcoplasmic reticulum through silencing of junctophilin genes.

Junctophilin (JP) vermittelt den engen Kontakt zwischen Zelle Oberfl&auml;che und intrazellul&auml;ren Membranen in Muskelzellen gew&auml;hrleisten effiziente Anregung-Kontraktion-Kupplung. Hier zeigen wir, dass die Unterbrechung der Triade-Kreuzung-Struktur, die durch die quer Schlauchreifen (TT)-Invagination der Plasmamembran und terminal Cisternae des sarkoplasmatischen Retikulum (SR) durch Reduktion von JP Ausdruck gebildet zu defekten Ca2 +-Hom&ouml;ostase in Muskelzellen f&uuml;hrt. Mit Adenoviren mit kleinen Haarnadel Eingriffe RNA (ShRNA) JP1 und JP2 gen konnten wir akute Unterdr&uuml;ckung von JPs skelettartiger Muskel Fasern erreichen. Die ShRNA-behandelten Muskeln-Ausstellung deformiert Triade Kreuzungen und Speicher zu bet&auml;tigende Ca2 + Eintrag (SOCE), der wahrscheinlich wegen ungekuppelter retrograde Signalisierung von SR TT ist reduziert. Niederschlag von JP f&uuml;hrt auch eine Verringerung der SR Ca2 +-Speicher und ver&auml;nderte induziert durch Koffein Ca2 + Release, was auf eine Orthograde-Verordnung der TT-Membran auf der SR Ca2 +-Freigabe-Maschine. Unsere Daten zeigen, dass JPs spielen eine wichtige Rolle bei der Steuerung insgesamt intrazellul&auml;ren Ca2 + Hom&ouml;ostase in Muskelzellen. Wir spekulieren, dass ge&auml;nderte Ausdruck der JPs einige ph&auml;notypischen Ver&auml;nderungen verbunden mit bestimmten Muskelerkrankungen und Alterung zugrunde liegen k&ouml;nnten.

Entkopplung Speicher zu bet&auml;tigende Ca2 + Eingabe und ver&auml;nderte Ca2 + Entlassung aus dem sarkoplasmatischen Retikulum durch Junctophilin gene silencing.

In cells undergoing apoptosis, a 22-amino-acid presenilin-2-loop peptide (PS2-LP, amino acids 308-329 in presenilin-2) is generated through cleavage of the carboxyl-terminal fragment of presenilin-2 by caspase-3. The impact of PS2-LP on the progression of apoptosis, however, is not known. Here we show that PS2-LP is a potent inducer of the mitochondrial-dependent cell death pathway when transduced as a fusion protein with HIV-TAT. Biochemical and functional studies demonstrate that TAT-PS2-LP can interact with the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor and activate Ca(2+) release from the endoplasmic reticulum. These results indicate that PS2-LP-mediated alteration of intracellular Ca(2+) homeostasis may be linked to the acceleration of apoptosis. Therefore, targeting the function of PS2-LP could provide a useful therapeutic tool for the treatment of cancer and degenerative diseases.

The presenilin-2 loop peptide perturbs intracellular Ca2+ homeostasis and accelerates apoptosis.

In Zellen in Apoptose ist ein 22-Aminos&auml;ure-Pr&auml;senilin-2-Loop-Peptid (PS2-LP, Aminos&auml;uren 308-329 Pr&auml;senilin-2) durch Spaltung von der Karboxyl--Terminal Fragment des Pr&auml;senilin-2 durch Caspase-3 generiert. Die Auswirkungen der PS2-LP auf das Fortschreiten der Apoptose, ist jedoch nicht bekannt. Hier zeigen wir, dass PS2-LP ein potenter Induktor des mitochondrialen-abh&auml;ngige Zelle Tod Signalweges beim septischen als ein Fusionsprotein mit HIV-TAT ist. Biochemische und funktionelle Studien zeigen, dass die TAT-PS2-LP mit den Inosit 1,4,5-Trisphosphate Rezeptor interagieren und aktivieren Ca(2+) Entlassung aus dem Endoplasmatischen Retikulum. Diese Ergebnisse zeigen, dass PS2-LP-vermittelter &Auml;nderung der intrazellul&auml;ren Ca(2+) Hom&ouml;ostase zur Beschleunigung der Apoptose verbunden sein kann. Daher konnte gezielt die Funktion der PS2-LP ein n&uuml;tzliches therapeutisches Instrument f&uuml;r die Behandlung von Krebs und degenerativen Krankheiten bereitstellen.

Das Pr&auml;senilin-2-Schleife-Peptid w&uuml;hlt intrazellul&auml;ren Ca2 +-Hom&ouml;ostase und Apoptosis beschleunigt.

Many Bcl2 family proteins target intracellular membranes by their C-terminal tail-anchor domain. Bfl1 is a bi-functional Bcl2 family protein with both anti- and pro-apoptotic activities and contains an amphipathic tail-anchoring peptide (ATAP; residues 147-175) with unique properties. Here we show that ATAP targets specifically to mitochondria, and induces caspase-dependent apoptosis that does not require Bax or Bak. Mutagenesis studies revealed that lysine residues flanking the ATAP sequence are involved in targeting of the peptide to the mitochondrial membrane, and charged residues that contribute to the amphipathic nature of ATAP are critical for its pro-apoptotic function. The ATAP sequence is present in another tumor suppressor gene, HCCS1, which contains an additional mitochondria-targeting signal (MTS) close to the ATAP. We propose that both ATAP and MTS could be used as therapeutic peptides to induce cell death in the treatment of cancer cells.

The tail-anchoring domain of Bfl1 and HCCS1 targets mitochondrial membrane permeability to induce apoptosis.

Viele Proteine der Bcl2-Familie Zielen intrazellul&auml;ren Membranen durch ihre C-terminalen Schwanz-Anker-Dom&auml;ne. Bfl1 ist ein Bi-funktionale Bcl2-Familie-Protein mit Anti - und Pro-Apoptotic T&auml;tigkeiten und enth&auml;lt eine AMPHIPHILE Schwanz-Verankerung Peptid (ATAP; R&uuml;ckst&auml;nde 147-175) mit einzigartigen Eigenschaften. Hier zeigen wir, dass ATAP speziell auf die Mitochondrien zielt und induziert Apoptose Caspase-abh&auml;ngigen, die keine Bax oder Bak erfordert. Mutagenese Studien belegten, dass Lysin R&uuml;ckst&auml;nde flankierenden ATAP Sequenz Ausrichtung des Peptids an der mitochondrialen Membran beteiligt sind, und aufgeladen R&uuml;ckst&auml;nde, die zu AMPHIPHILE Artder ATAP beitragen sind entscheidend f&uuml;r seine Pro-apoptotischen Funktion. Die ATAP-Sequenz ist ein weiterer Tumor-Suppressor-Gens, HCCS1, die ein zus&auml;tzliches Mitochondrien-targeting Signal (MTS) in der N&auml;he der ATAP enth&auml;lt. Wir schlagen ATAP und MTS als therapeutische Peptide verwendet werden k&ouml;nnten, um Zelltod in der Behandlung von Krebszellen induzieren.

Die Schwanz-Verankerung Dom&auml;ne Bfl1 und HCCS1 Ziele mitochondrischen Membrane Permeabilit&auml;t zu Apoptose induzieren.

Store-operated Ca2+ channels control homeostasis between extracellular Ca2+ reservoir and intracellular Ca2+ storage and play important roles in apoptosis in a wide variety of cells, including prostate epithelia. Recent studies have shown that the acquired apoptosis-resistant nature of androgen-independent prostate cancer is associated with reduced function of store-operated Ca2+ entry (SOCE). This study investigates the functional interaction between Bax and SOCE in the apoptosis signaling cascade in prostate cancer. Our previous findings show that NRP-154, an androgen-independent prostate cancer cell line, could sustain overexpression of exogenous Bax without undergoing apoptosis. Here we show that sustained overexpression of Bax in NRP-154 cells leads to down-regulation of SOCE and reduced Ca2+ storage inside the endoplasmic reticulum. While reduced SOCE may represent an adaptive mechanism for cell survival, increased levels of Bax in the latent state enhances the sensitivity of NRP-154 cells to TGF-beta and thapsigargin-induced apoptosis. This enhanced apoptosis can be reduced by 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB), an inhibitor of SOCE, or reversed under conditions where SOCE is only partially activated. Our results demonstrate a functional interaction between Bax and SOCE in apoptosis of prostate cancer, and support the concept that improving this interaction has therapeutic implications for prostate cancer.

Overexpression of Bax induces down-regulation of store-operated calcium entry in prostate cancer cells.

Shop-betrieben von Ca2 +-Kan&auml;le steuern Hom&ouml;ostase zwischen extrazellul&auml;re Ca2 + Reservoir und intrazellul&auml;ren Ca2 +-Speicher und in Apoptosis in einer Vielzahl von Zellen, einschlie&szlig;lich Prostate Epithelien eine wichtige Rolle spielen. J&uuml;ngste Studien haben gezeigt, dass die erworbene Apoptose-resistente Natur der Androgen-unabh&auml;ngigen Prostatakrebs reduzierte Funktion des Speicher-betrieben Ca2 + Eintrag (SOCE) zugeordnet. Diese Studie untersucht die funktionelle Interaktion zwischen Bax und SOCE in der Apoptosis Kaskade Prostatakrebs zu signalisieren. Unsere bisherigen Ergebnisse zeigen, dass NFP-154, ein Androgen-unabh&auml;ngigen Prostatakrebs-Zelllinie, eine &Uuml;berexpression von exogenen Bax aushalten konnte, ohne da&szlig; Apoptosis. Hier zeigen wir, dass nachhaltige eine &Uuml;berexpression von Bax in NRP-154 Zellen f&uuml;hrt zu Herunterregulation SOCE und reduzierte Ca2 +-Speicher innerhalb der Endoplasmatisches Reticulum. W&auml;hrend reduzierte SOCE einen adaptiven Mechanismus f&uuml;r das &Uuml;berleben der Zelle darstellen kann, erh&ouml;hte Konzentration von Bax in den latenten Zustand verbessert die Empfindlichkeit des NFP-154 Zellen TGF-Beta und Thapsigargin-induzierten Apoptose. Diese verst&auml;rkte Apoptose kann durch 2-Aminoethoxydiphenyl Borat (2-APB), ein Inhibitor der SOCE, reduziert oder umgekehrt unter Bedingungen, wo ist der SOCE nur teilweise aktiviert werden. Unsere Ergebnisse zeigen eine funktionelle Interaktion zwischen Bax und SOCE in Apoptosis von Prostatakrebs und unterst&uuml;tzen das Konzept, das Verbesserung dieser Interaktion therapeutische Implikationen f&uuml;r Prostatakrebs hat.

Eine &Uuml;berexpression von Bax induziert Herunterregulation Speicher zu bet&auml;tigende Kalzium Eintrag in Prostatakrebszellen.

Dynamic membrane repair and remodelling is an elemental process that maintains cell integrity and mediates efficient cellular function. Here we report that MG53, a muscle-specific tripartite motif family protein (TRIM72), is a component of the sarcolemmal membrane-repair machinery. MG53 interacts with phosphatidylserine to associate with intracellular vesicles that traffic to and fuse with sarcolemmal membranes. Mice null for MG53 show progressive myopathy and reduced exercise capability, associated with defective membrane-repair capacity. Injury of the sarcolemmal membrane leads to entry of the extracellular oxidative environment and MG53 oligomerization, resulting in recruitment of MG53-containing vesicles to the injury site. After vesicle translocation, entry of extracellular Ca(2+) facilitates vesicle fusion to reseal the membrane. Our data indicate that intracellular vesicle translocation and Ca(2+)-dependent membrane fusion are distinct steps involved in the repair of membrane damage and that MG53 may initiate the assembly of the membrane repair machinery in an oxidation-dependent manner.

MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery.

Dynamische Membran-Reparatur und Umbau ist ein Elementarwesen Prozess, der unterh&auml;lt Zellintegrit&auml;t und effiziente Zellfunktion vermittelt. Hier berichten wir, dass MG53, ein Muskel-spezifische dreigliedrigen Motiv Familie Protein (TRIM72), eine Komponente der sarcolemmal Membran-Reparatur-Maschine. MG53 interagiert mit Phosphatidylserin mit intrazellul&auml;re Vesikel, dass der Verkehr zu verkn&uuml;pfen und verschmelzen mit sarcolemmal Membranen. M&auml;use f&uuml;r MG53 null zeigen progressive Myopathie und reduzierte &Uuml;bung-F&auml;higkeit, defekte Membran-Reparatur-Kapazit&auml;t zugeordnet. Verletzung der sarcolemmal Membran f&uuml;hrt zum Eintrag der extrazellul&auml;ren oxidativen Umwelt und MG53 Oligomerisierung, was in der Rekrutierung von MG53-haltige Bl&auml;schen an der Verletzung-Website. Nach der Umsiedlung der Vesikel erleichtert Eintrag der extrazellul&auml;ren Ca(2+) Vesikel Fusion um die Membran wieder verschlie&szlig;en. Unsere Daten zeigen, dass die intrazellul&auml;re Vesikel Translokation und Ca(2+)-abh&auml;ngige Membrane Fusion sind unterschiedliche Schritte an der Reparatur der Membran Schaden beteiligt und dass MG53 die Assembly von der Membran-Reparatur-Maschinen-Oxydation-abh&auml;ngigen Weise initiieren kann.

MG53 nucleates Montage der Zellmembran Reparatur Maschinen.

During apoptosis, proteolytic cleavage of Bax at the amino terminus generates a truncated Bax of approximately 18 kDa (p18Bax) and an amino-terminal peptide of approximately 3 kDa (p3Bax). Whereas extensive studies have shown that p18Bax behaves like a BH3 protein with enhanced pro-apoptotic function over that of the full-length Bax (p21Bax), little is known about the function of p3Bax in apoptosis. We have previously shown that Bax and Ca2+ play a synergistic role in amplifying apoptosis signaling and that store-operated Ca2+ entry (SOCE) contributes to Bax-mediated apoptosis in prostate cancer cells. Here we test whether p3Bax can contribute to regulation of Ca2+ signaling during apoptosis through use of a membrane-penetrating peptide to facilitate delivery of recombinant p3Bax into NRP-154 cells, a prostate epithelial cell line with tumorigenic capacity. We find that human immunodefficiency virus transactivator of transcription protein (TAT)-p3Bax fusion peptide can enhance thapsigargin-induced apoptosis in NRP-154 cells, elevate SOCE activity, and increase inositol 1,4,5-trisphosphate-sensitive intracellular Ca2+ stores. Our data indicates that p3Bax can modulate the entry of extracellular Ca2+ and thus regulate the amplification of apoptosis in prostate cancer cells.

The amino-terminal peptide of Bax perturbs intracellular Ca2+ homeostasis to enhance apoptosis in prostate cancer cells.

W&auml;hrend der Apoptose proteolytische Spaltung von Bax im amino-Terminus eine abgeschnittene Bax von ca. 18 kDa (p18Bax) und eine amino-Terminal-Peptid von ca. 3 kDa (p3Bax) generiert. W&auml;hrend umfangreiche Studien haben gezeigt, dass diese p18Bax verh&auml;lt sich wie ein BH3-Protein mit verbesserten Pro-apoptotischen Funktion gegen&uuml;ber jener der in Bax (p21Bax), ist wenig bekannt &uuml;ber die Funktion des p3Bax in Apoptose. Wir haben bereits gezeigt, dass Bax und Ca2 + in Kursst&uuml;rzen Apoptosis signalisieren eine synergistische Rolle spielen und Speicher zu bet&auml;tigende Ca2 + Eintrag (SOCE) zum Bax-vermittelter Apoptose in Prostatakrebszellen beitr&auml;gt. Hier testen wir, ob p3Bax zur Regulierung von Ca2 + Signalisierung w&auml;hrend der Apoptose durch den Einsatz von einer Membran durchdringenden Peptid zur Vereinfachung der rekombinanten p3Bax in NRP-154-Zellen, eine Prostata Epithelzellen Linie mit tumorigenic Kapazit&auml;t Mittel beitragen k&ouml;nnen. Wir finden, dass menschliche Immunodefficiency Virus Transactivator Transkription Proteins (TAT)-p3Bax Fusion Peptid verbessern Thapsigargin induziert Apoptose in Zellen der NRP-154, SOCE-Aktivit&auml;t zu erh&ouml;hen und Inosit 1,4,5-Trisphosphate-Sensitive intrazellul&auml;ren Ca2 + L&auml;den erh&ouml;hen kann. Unsere Daten angibt, p3Bax modulieren den Eintrag von extrazellul&auml;re Ca2 + und damit die Verst&auml;rkung von Apoptosis in Prostatakrebszellen zu regulieren k&ouml;nnen.

Das amino-Terminal-Peptid von Bax w&uuml;hlt intrazellul&auml;ren Ca2 +-Hom&ouml;ostase um Apoptosis in Prostatakrebszellen zu erh&ouml;hen.

Ca(2+) mobilization from intracellular stores represents an important cell signalling process that is regulated, in mammalian cells, by inositol-1,4,5-trisphosphate (InsP(3)), cyclic ADP ribose and nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate (NAADP). InsP(3) and cyclic ADP ribose cause the release of Ca(2+) from sarcoplasmic/endoplasmic reticulum stores by the activation of InsP(3) and ryanodine receptors (InsP(3)Rs and RyRs). In contrast, the nature of the intracellular stores targeted by NAADP and the molecular identity of the NAADP receptors remain controversial, although evidence indicates that NAADP mobilizes Ca(2+) from lysosome-related acidic compartments. Here we show that two-pore channels (TPCs) comprise a family of NAADP receptors, with human TPC1 (also known as TPCN1) and chicken TPC3 (TPCN3) being expressed on endosomal membranes, and human TPC2 (TPCN2) on lysosomal membranes when expressed in HEK293 cells. Membranes enriched with TPC2 show high affinity NAADP binding, and TPC2 underpins NAADP-induced Ca(2+) release from lysosome-related stores that is subsequently amplified by Ca(2+)-induced Ca(2+) release by InsP(3)Rs. Responses to NAADP were abolished by disrupting the lysosomal proton gradient and by ablating TPC2 expression, but were only attenuated by depleting endoplasmic reticulum Ca(2+) stores or by blocking InsP(3)Rs. Thus, TPCs form NAADP receptors that release Ca(2+) from acidic organelles, which can trigger further Ca(2+) signals via sarcoplasmic/endoplasmic reticulum. TPCs therefore provide new insights into the regulation and organization of Ca(2+) signals in animal cells, and will advance our understanding of the physiological role of NAADP.

NAADP mobilizes calcium from acidic organelles through two-pore channels.

Ca(2+) Mobilisierung von den intrazellul&auml;ren speichern stellt eine wichtige Zelle Signalisierung Prozess, der in den S&auml;ugetier-Zellen durch Inosit-1,4,5-Trisphosphate (InsP(3)), cyclische ADP-Ribose und Nikotins&auml;ure-adenin-dinucleotid-phosphat (NAADP). geregelt ist InsP(3) und zyklische ADP-Ribose bewirken die Freisetzung von Ca(2+) von sarcoplasmic/endoplasmic Reticulum-Shops durch die Aktivierung von InsP(3) und Ryanodin-Rezeptoren (InsP (3) Rs und RyRs). Im Gegensatz dazu die Natur der intrazellul&auml;ren Speicher von NAADP und die molekulare Identit&auml;t der NAADP Rezeptoren ausgerichtet bleiben umstritten, obwohl Erkenntnisse zeigen, dass NAADP Ca(2+) aus sauren F&auml;cher Lysosom-bezogene mobilisiert. Hier zeigen wir, dass zwei-Pore-Kan&auml;le (TPCs) eine Familie von NAADP Rezeptoren, mit menschlichen TPC1 bilden (auch bekannt als TPCN1) und Huhn TPC3 (TPCN3) ausgedr&uuml;ckt in Endosomen Membranen und menschlichen TPC2 (TPCN2) auf lysosomal Membranen in HEK293 Zellen ausgedr&uuml;ckt. Angereichert mit TPC2 Membranen zeigen hohe Affinit&auml;t NAADP Bindung und TPC2 untermauert NAADP induziert Ca(2+) Entlassung aus dem Lysosom-&auml;hnliche Gesch&auml;fte, die sp&auml;ter noch verst&auml;rkt wird durch Ca(2+)-induzierte Ca(2+) Freisetzung von InsP (3) Rs. Antworten zu NAADP wurden abgeschafft, durch St&ouml;rung des lysosomalen Proton-Farbverlaufs und Abtragen TPC2 Ausdruck, doch wurden nur abgeschw&auml;cht durch abbauende Endoplasmatisches Reticulum Ca(2+) L&auml;den oder Blockierung InsP (3) Rs. Auf diese Weise bilden TPCs NAADP-Rezeptoren, die Entlassung Ca(2+) aus sauren Organellen, die weitere Ca(2+) Signale &uuml;ber sarcoplasmic/endoplasmic Reticulum ausl&ouml;sen k&ouml;nnen. TPCs werden daher erlauben neue Einblicke in die Regulierung und Organisation von Ca(2+) Signalen in tierischen Zellen, und unser Verst&auml;ndnis der physiologischen Rolle des NAADP.

NAADP mobilisiert Kalzium aus sauren Organellen durch zwei-Pore-Kan&auml;le.

Unrepaired cardiomyocyte membrane injury causes irreplaceable cell loss, leading to myocardial fibrosis and eventually heart failure. However, the cellular and molecular mechanisms of cardiac membrane repair are largely unknown. MG53, a newly identified striated muscle-specific protein, is involved in skeletal muscle membrane repair. But the role of MG53 in the heart has not been determined.

Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair.

Nicht reparierte Cardiomyocyte Membran Sch&auml;digung verursacht unersetzliche Zelle Verlust, zu myokardiale Fibrose und letztendlich Herzversagen f&uuml;hrt. Die zellul&auml;ren und molekularen Mechanismen der kardialen Membran-Reparatur sind jedoch weitgehend unbekannt. MG53, eine neu identifizierte quergestreiften Muskel-spezifische Protein, ist Skelettmuskel-Membran-Reparatur beteiligt. Aber die Rolle des MG53 im Herzen wurde nicht bestimmt.

Cardioprotection von Isch&auml;mie/Reperfusion Verletzungen von Cholesterin-abh&auml;ngige MG53-vermittelte Membran-Reparatur.

The sarcoplasmic reticulum (SR) of skeletal muscle contains K(+), Cl(-), and H(+) channels may facilitate charge neutralization during Ca(2+) release. Our recent studies have identified trimeric intracellular cation (TRIC) channels on SR as an essential counter-ion permeability pathway associated with rapid Ca(2+) release from intracellular stores. Skeletal muscle contains TRIC-A and TRIC-B isoforms as predominant and minor components, respectively. Here we test the physiological function of TRIC-A in skeletal muscle. Biochemical assay revealed abundant expression of TRIC-A relative to the skeletal muscle ryanodine receptor with a molar ratio of TRIC-A/ryanodine receptor âˆ¼5:1. Electron microscopy with the tric-a(-/-) skeletal muscle showed Ca(2+) overload inside the SR with frequent formation of Ca(2+) deposits compared with the wild type muscle. This elevated SR Ca(2+) pool in the tric-a(-/-) muscle could be released by caffeine, whereas the elemental Ca(2+) release events, e.g. osmotic stress-induced Ca(2+) spark activities, were significantly reduced likely reflecting compromised counter-ion movement across the SR. Ex vivo physiological test identified the appearance of "alternan" behavior with isolated tric-a(-/-) skeletal muscle, i.e. transient and drastic increase in contractile force appeared within the decreasing force profile during repetitive fatigue stimulation. Inhibition of SR/endoplasmic reticulum Ca(2+ ATPase) function could lead to aggravation of the stress-induced alternans in the tric-a(-/-) muscle. Our data suggests that absence of TRIC-A may lead to Ca(2+) overload in SR, which in combination with the reduced counter-ion movement may lead to instability of Ca(2+) movement across the SR membrane. The observed alternan behavior with the tric-a(-/-) muscle may reflect a skeletal muscle version of store overload-induced Ca(2+) release that has been reported in the cardiac muscle under stress conditions.

Ca2+ overload and sarcoplasmic reticulum instability in tric-a null skeletal muscle.

Dem sarkoplasmatischen Retikulum (SR) der Skelettmuskulatur enth&auml;lt K(+), Cl(-), und H(+) Kan&auml;le k&ouml;nnen kostenlos Neutralisierung w&auml;hrend Ca(2+) Version erleichtern. Unsere j&uuml;ngsten Studien identifizierten Trimere intrazellul&auml;re kation (TRIC) Kan&auml;le auf SR als einem wesentlichen Counter-ion Permeabilit&auml;t Weg schnelle Ca(2+)-Freisetzung aus intrazellul&auml;ren speichern zugeordnet. Skelettmuskulatur enth&auml;lt TRIC-A und TRIC-B-Isoformen als vorherrschende und kleinere Komponenten, beziehungsweise. Hier testen wir die physiologische Funktion von TRIC-A in der Skelettmuskulatur. Biochemische Assay ergab reichlich Ausdruck von TRIC-A im Verh&auml;ltnis zu der Skelettmuskulatur Ryanodin-Rezeptor mit einem molaren Verh&auml;ltnis von TRIC-A/Ryanodin-Rezeptor-&sim;5:1. Elektronenmikroskopie mit der Skelettmuskulatur zeigte Ca(2+) &Uuml;berladung der tric-a(-/-) innerhalb der SR mit h&auml;ufige Bildung von Ca(2+) Einlagen gegen&uuml;ber dem Wildtyp-Muskel. Dieser erh&ouml;hten SR Ca(2+)-Pool im tric-a(-/-) Muskel konnte durch Koffein, aufgehoben werden, w&auml;hrend die elementaren Ca(2+) Freigabe Veranstaltungen, z.B. osmotischer Stress-induced Ca(2+) Aktivit&auml;ten, deutlich reduzierten wahrscheinlich spiegelnden kompromittierten Counter-ion-Bewegung &uuml;ber die SR. Ex waren Vivo physiologische Test die Darstellung des &quot;Alternan&quot; Verhalten mit isolierten tric-a(-/-) Skelettmuskulatur, identifiziert Funke, d.h. erschienen verg&auml;nglich und drastische Zunahme der kontraktilen Kraft innerhalb der abnehmende Kraft-Profil w&auml;hrend der sich wiederholenden M&uuml;digkeit Stimulation. Hemmung der SR/endoplasmic Reticulum Ca (2 +-ATPase) Funktion zu Verschlimmerung der Stress-induced Alternans im tric-a(-/-) Muskel f&uuml;hren k&ouml;nnte. Unsere Daten zeigen, dass mangelnde TRIC-A Ca(2+) &Uuml;berladung in SR, f&uuml;hren kann, die in Kombination mit der reduzierten Counter-ion-Bewegung zu Instabilit&auml;t der Ca(2+) Bewegung durch die SR-Membran f&uuml;hren k&ouml;nnen. Das Verhalten der beobachteten Alternan mit der tric-a(-/-)-Muskel kann eine Skelettmuskel-Version von Shop-&Uuml;berladung induziert Ca(2+) Release wider, die in den Herzmuskel unter Stressbedingungen gemeldet wurde.

Ca2 +-&Uuml;berladung und sarkoplasmatischen Retikulum Instabilit&auml;t in Tric-a null Skelettmuskulatur.

Plasma membrane repair is an essential process for maintenance of homeostasis at the cellular and tissue levels, whereas compromised repair capacity contributes to degenerative human diseases. Our recent studies show that MG53 is essential for muscle membrane repair, and defects in MG53 function are linked to muscular dystrophy and cardiac dysfunction. Here we report that polymerase I and transcript release factor (PTRF), a gene known to regulate caveolae membrane structure, is an indispensable component of the membrane repair machinery. PTRF acts as a docking protein for MG53 during membrane repair potentially by binding exposed membrane cholesterol at the injury site. Cells lacking expression of endogenous PTRF show defective trafficking of MG53 to membrane injury sites. A mutation in PTRF associated with human disease results in aberrant nuclear localization of PTRF and disrupts MG53 function in membrane resealing. Although RNAi silencing of PTRF leads to defective muscle membrane repair, overexpression of PTRF can rescue membrane repair defects in dystrophic muscle. Our data suggest that membrane-delimited interaction between MG53 and PTRF contributes to initiation of cell membrane repair, which can be an attractive target for treatment or prevention of tissue injury in human diseases.

Polymerase transcriptase release factor (PTRF) anchors MG53 protein to cell injury site for initiation of membrane repair.

Plasmamembran-Reparatur ist ein wesentlicher Prozess f&uuml;r die Aufrechterhaltung der Hom&ouml;ostase auf der zellularen und Gewebe, w&auml;hrend Reparatur-Kapazit&auml;t gef&auml;hrdet tr&auml;gt zur degenerativen Krankheiten beim Menschen. Unsere j&uuml;ngste Studien zeigen, dass MG53 wichtig f&uuml;r Muskel-Membran-Reparatur ist und M&auml;ngel in MG53 Funktion Muskeldystrophie und kardiale Dysfunktion verbunden sind. Hier berichten wir die Polymerase I und Transkript freigeben Faktor (PTRF), ein Gen, das bekannterma&szlig;en Caveolae Membran Struktur, zu regulieren ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Membran-Reparatur-Maschine. PTRF fungiert wie ein docking Protein f&uuml;r MG53 bei Membran-Reparatur m&ouml;glicherweise durch binden Membran Cholesterin am Standort Verletzungen ausgesetzt. Zellen fehlt Ausdruck der endogenen PTRF zeigen defekte Menschenhandel MG53 Membrane Verletzung Websites. Eine Mutation in PTRF menschlicher Erkrankungen Ergebnisse aberrante nukleare Lokalisierung von PTRF zugeordnet und MG53-Funktion in der Membran Neuversiegeln unterbricht. Obwohl RNAi zum Schweigen der PTRF zu defekten Muskel-Membran-Reparatur f&uuml;hrt, kann eine &Uuml;berexpression von PTRF Membran Reparatur defekte in dystrophische Muskeln retten. Unsere Daten zeigen, dass die Membran getrennte Interaktion zwischen MG53 und PTRF zur Einleitung der Zellmembran Reparatur, beitr&auml;gt, die ein attraktives Ziel f&uuml;r die Behandlung oder Pr&auml;vention f&uuml;r Verletzungen des Gewebes in menschlichen Krankheiten sein kann.

Polymerase Transkriptase Freigabe Faktor (PTRF) verankert MG53 Protein, um Verletzungen der Funkzelle zur Einleitung des Membran-Reparatur.

Mutations in dysferlin cause an inherited muscular dystrophy because of defective membrane repair. Three interacting partners of dysferlin are also implicated in membrane resealing: caveolin-3 (in limb girdle muscular dystrophy type 1C), annexin A1, and the newly identified protein mitsugumin 53 (MG53). Mitsugumin 53 accumulates at sites of membrane damage, and MG53-knockout mice display a progressive muscular dystrophy. This study explored the expression and localization of MG53 in human skeletal muscle, how membrane repair proteins are modulated in various forms of muscular dystrophy, and whether MG53 is a primary cause of human muscle disease. Mitsugumin 53 showed variable sarcolemmal and/or cytoplasmic immunolabeling in control human muscle and elevated levels in dystrophic patients. No pathogenic MG53 mutations were identified in 50 muscular dystrophy patients, suggesting that MG53 is unlikely to be a common cause of muscular dystrophy in Australia. Western blot analysis confirmed upregulation of MG53, as well as of dysferlin, annexin A1, and caveolin-3 to different degrees, in different muscular dystrophies. Importantly, MG53, annexin A1, and dysferlin localize to the t-tubule network and show enriched labeling at longitudinal tubules of the t-system in overstretch. Our results suggest that longitudinal tubules of the t-system may represent sites of physiological membrane damage targeted by this membrane repair complex.

Dysferlin, annexin A1, and mitsugumin 53 are upregulated in muscular dystrophy and localize to longitudinal tubules of the T-system with stretch.

Mutationen im Dysferlin ausl&ouml;sen eine vererbte Muskeldystrophie aufgrund defekter Membran Reparatur. Drei interagierenden Partner des Dysferlin sind auch in die Membran Neuversiegeln verwickelt: Caveolin-3 (in Gliedma&szlig;en H&uuml;fthalter Muskeldystrophie Typ 1C), annexin A1 und die neu identifizierten Protein-Mitsugumin 53 (MG53). Mitsugumin 53 sammelt sich an den Standorten der Membran Schaden und MG53-Knockout-M&auml;use zeigen eine progressive Muskeldystrophie. Diese Studie untersucht die Ausdruck und Lokalisierung von MG53 in human skeletal Muscle, wie Reparatur Membranproteine in verschiedenen Formen der Muskeldystrophie moduliert werden und ob MG53 eine prim&auml;re Ursache der menschlichen Muskelerkrankung ist. Mitsugumin 53 zeigten Variable sarcolemmal und/oder zellplasmatisches Immunolabeling Kontrolle menschlicher Muskel und erh&ouml;hten dystrophische Patienten. Keine pathogenen MG53 wurden Mutationen in 50 Muskeldystrophie-Patienten, die darauf hindeutet, dass MG53 ist unwahrscheinlich, dass eine h&auml;ufige Ursache f&uuml;r Muskeldystrophie in Australien. Western-Blot-Analyse best&auml;tigte Hochregulation der MG53 sowie Dysferlin annexin A1 und Caveolin-3 in unterschiedlichem Ausma&szlig; in verschiedenen Muskeldystrophien. Wichtigsten MG53, annexin A1 und Dysferlin lokalisieren mit dem t-R&ouml;hrchens-Netzwerk und Karte bereichert Kennzeichnung bei longitudinale Tubuli des t-Systems in &Uuml;berdehnung. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass longitudinale Tubuli des t-Systems Websites der physiologischen Membran Schaden durch diese Membran-Reparatur-Komplex gezielt darstellen k&ouml;nnen.

Dysferlin annexin A1 und Mitsugumin 53 sind herraufreguliert in Muskeldystrophie und lokalisieren, longitudinale Tubuli des T-Systems mit Stretch.

Ataxin-1 (ATXN1), a causative factor for spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1), and the related Brother of ATXN1 (BOAT1) are human proteins involved in transcriptional repression. So far, little is known about which transcriptional pathways mediate the effects of ATXN1 and BOAT1. From our analyses of the properties of BOAT1 in Drosophila and of both proteins in mammalian cells, we report here that BOAT1 and ATXN1 are components of the Notch signalling pathway. In Drosophila, BOAT1 compromises the activities of Notch. In mammalian cells, both ATXN1 and BOAT1 bind to the promoter region of Hey1 and inhibit the transcriptional output of Notch through direct interactions with CBF1, a transcription factor that is crucial for the Notch pathway. Our results suggest that, in addition to their involvement in SCA1, ATXN1 and BOAT1 might participate in several Notch-controlled developmental and pathological processes.

Ataxin-1 and Brother of ataxin-1 are components of the Notch signalling pathway.

Ataxin-1 (ATXN1), ein ausl&ouml;sender Faktor f&uuml;r spinozerebell&auml;ren Ataxie Typ 1 (SCA1) und der damit verbundenen Bruder ATXN1 (BOAT1) sind menschliche Proteine transcriptional Repression beteiligt. Bisher ist wenig bekannt, &uuml;ber welche transkriptionelle Wege ATXN1 und BOAT1 vermitteln. Aus unseren Analysen der Eigenschaften des BOAT1 in Drosophila und beide Proteine in den S&auml;ugetier-Zellen berichten wir hier, dass BOAT1 und ATXN1 Komponenten von der Kerbe Signalisierung Weg. Drosophila gef&auml;hrdet BOAT1 die Aktivit&auml;ten der Kerbe. In S&auml;ugetierzellen ATXN1 und BOAT1 an der Promotor-Region des Hey1 binden und hemmen die transkriptionelle Ausgabe der Kerbe durch direkte Interaktionen mit CBF1, ein Transkriptionsfaktor, der f&uuml;r den Notch-Signalweg ist entscheidend. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass neben ihrer Beteiligung an SCA1, ATXN1 und BOAT1 in mehreren Notch-gesteuerte Entwicklungs- und pathologischen Prozessen beteiligen k&ouml;nnten.

Ataxin-1 und Bruder des Ataxin-1 sind Komponenten der Kerbe Signalisierung Weg.

Repair of injury to the plasma membrane is an essential mechanism for maintenance of cellular homeostasis and integrity that involves coordinated movement of intracellular vesicles to membrane injury sites to facilitate patch formation. We have previously identified MG53 as an essential component of the cell membrane repair machinery. In order for MG53 and intracellular vesicles to translocate to membrane injury sites, motor proteins must be involved. Here, we show that nonmuscle myosin type IIA (NM-IIA) interacts with MG53 to regulate vesicle trafficking during cell membrane repair. In cells that are deficient for NM-IIA expression, MG53 cannot translocate to acute injury sites, whereas rescue of NM-IIA expression in these cells can restore MG53-mediated membrane repair. Compromised cell membrane repair is observed in cells with RNAi-mediated knockdown of NM-IIA expression, or following pharmacological alteration of NM-IIA motor function. Together, our data reveal NM-IIA as a key cytoskeleton motor protein that facilitates vesicle trafficking during MG53-mediated cell membrane repair.-Lin, P., Zhu, H., Cai, C., Wang, X., Cao, C., Xiao, R., Pan, Z., Weisleder, N., Takeshima, H., Ma, J. Nonmuscle myosin IIA facilitates vesicle trafficking for MG53-mediated cell membrane repair.

Nonmuscle myosin IIA facilitates vesicle trafficking for MG53-mediated cell membrane repair.

Reparatur von Verletzungen der Plasmamembran ist ein wesentlicher Mechanismus Instandhaltung zellul&auml;re Hom&ouml;ostase und Integrit&auml;t, bei der koordinierten Bewegung von intrazellul&auml;ren Vesikeln Membrane Verletzung Sites to Patch Bildung zu erleichtern. Wir haben zuvor MG53 als wesentlicher Bestandteil der Zellmembran-Reparatur-Maschine identifiziert. Damit MG53 und intrazellul&auml;re Vesikel zu Membrane Verletzung Sites zu akkumulieren mu&szlig; der motor Proteine beteiligt werden. Hier zeigen wir, dass MG53 regulieren Vesikel Menschenhandel w&auml;hrend der Zellmembran Reparatur ACTB Myosin Typ IIA (NM-IIA) interagiert. In Zellen, die f&uuml;r NM-IIA Ausdruck mangelhaft sind, kann nicht MG53 zu akuten Verletzungen Sites, akkumulieren, w&auml;hrend die Rettung der NM-IIA Ausdruck in diesen Zellen MG53-vermittelte Membran Reparatur wiederherstellen kann. Kompromittierte Zellmembran-Reparatur ist in Zellen mit RNAi vermittelte Niederschlag NM-IIA Ausdrucks oder folgende pharmakologische &Auml;nderung der NM-IIA-Motorik zu beobachten. Zusammen, unsere Daten zeigen NM-IIA als ein motor Schl&uuml;ssel Zytoskelett-Protein, das erleichtert die Vesikel Menschenhandel w&auml;hrend der Zellmembran MG53-vermittelte Reparatur.-Lin, p., Zhu, H., Cai, C., Wang, x., Cao, C., Xiao, R., Pan, Z., Weisleder, N., Takeshima, H., Ma, J. ACTB Myosin IIA erleichtert die Vesikel zur Zellmembran MG53-vermittelte Reparatur Handel.

ACTB Myosin IIA erleichtert die Vesikel zur Zellmembran MG53-vermittelte Reparatur Handel.

Muscular dystrophies (MDs) are caused by genetic mutations in over 30 different genes, many of which encode for proteins essential for the integrity of muscle cell structure and membrane. Their deficiencies cause the muscle vulnerable to mechanical and biochemical damages, leading to membrane leakage, dystrophic pathology, and eventual loss of muscle cells. Recent studies report that MG53, a muscle-specific TRIM-family protein, plays an essential role in sarcolemmal membrane repair. Here, we show that systemic delivery and muscle-specific overexpression of human MG53 gene by recombinant adeno-associated virus (AAV) vectors enhanced membrane repair, ameliorated pathology, and improved muscle and heart functions in Î´-sarcoglycan (Î´-SG)-deficient TO-2 hamsters, an animal model of MD and congestive heart failure. In addition, MG53 overexpression increased dysferlin level and facilitated its trafficking to muscle membrane through participation of caveolin-3. MG53 also protected muscle cells by activating cell survival kinases, such as Akt, extracellular signal-regulated kinases (ERK1/2), and glycogen synthase kinase-3Î² (GSK-3Î²) and inhibiting proapoptotic protein Bax. Our results suggest that enhancing the muscle membrane repair machinery could be a novel therapeutic approach for MD and cardiomyopathy, as demonstrated here in the limb girdle MD (LGMD) 2F model.

Enhancing Muscle Membrane Repair by Gene Delivery of MG53 Ameliorates Muscular Dystrophy and Heart Failure in Î´-Sarcoglycan-deficient Hamsters.

Muskeldystrophien (MDs) entstehen durch genetische Mutationen in mehr als 30 verschiedene Gene, von die viele f&uuml;r entscheidend f&uuml;r die Integrit&auml;t der Muskel-Zellstruktur und Membrane Proteine codieren. Ihrer Defizite verursachen der Muskel anf&auml;llige f&uuml;r mechanische und biochemische Sch&auml;den, zu Membran-Leckage, dystrophische Pathologie und letztendlichen Verlust von Muskelzellen. Neuere Studien berichten, dass MG53, eine Muskel-spezifische TRIM-Familie Protein, eine wesentliche Rolle in sarcolemmal Membran-Reparatur spielt. Hier zeigen wir, dass systemische Lieferung Muskel-spezifische eine &Uuml;berexpression von menschlichen MG53-Gens durch rekombinante Adeno-assoziierte Virus (AAV) Vektoren verbesserte Membran Reparatur, Pathologie einged&auml;mmt und verbesserte Muskel- und Herz-Funktionen in &delta;-Sarkoglykan (&delta;-SG)-mangelhafte TO-2 Hamster, einem Tiermodell der MD und Herzinsuffizienz. Dar&uuml;ber hinaus MG53 eine &Uuml;berexpression erh&ouml;ht Dysferlin-Ebene und erleichtert seinen Handel auf Muskel-Membrane durch Beteiligung des Caveolin-3. MG53 auch gesch&uuml;tzt Muskelzellen durch Aktivierung Zelle &uuml;berleben Kinasen, wie Akt, extrazellul&auml;re Signal-regulierten Kinasen (ERK1/2), und Glykogen-Synthase Kinase-3&beta; (GSK-3&beta;) und Hemmung von Proapoptotischen Protein Bax. Unsere Ergebnisse legen nahe, Verbesserung der Muskel Membran Reparatur Maschinen k&ouml;nnte einen neuen therapeutischen Ansatz zur MD und Kardiomyopathie, wie hier in den Gliedma&szlig;en H&uuml;fthalter MD (LGMD) 2F Modell gezeigt.

Verbesserung der Muskel-Membran-Reparatur durch Gen-Lieferung von MG53 aerztlichen Muskeldystrophie und Herzinsuffizienz in &delta;-Sarkoglykan-defizienten Hamster.

Article	Year
Uncoupling store-operated Ca2+ entry and altered Ca2+ release from sarcoplasmic reticulum through silencing of junctophilin genes. Biophysical journal\| PubMed ID: 16565048	2006
The presenilin-2 loop peptide perturbs intracellular Ca2+ homeostasis and accelerates apoptosis. The Journal of biological chemistry\| PubMed ID: 16603547	2006
The tail-anchoring domain of Bfl1 and HCCS1 targets mitochondrial membrane permeability to induce apoptosis. Journal of cell science\| PubMed ID: 17666431	2007
Overexpression of Bax induces down-regulation of store-operated calcium entry in prostate cancer cells. Journal of cellular physiology\| PubMed ID: 18247359	2008
MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery. Nature cell biology\| PubMed ID: 19043407	2009
The amino-terminal peptide of Bax perturbs intracellular Ca2+ homeostasis to enhance apoptosis in prostate cancer cells. American journal of physiology. Cell physiology\| PubMed ID: 19091958	2009
NAADP mobilizes calcium from acidic organelles through two-pore channels. Nature\| PubMed ID: 19387438	2009
Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair. Circulation research\| PubMed ID: 20466981	2010
Ca2+ overload and sarcoplasmic reticulum instability in tric-a null skeletal muscle. The Journal of biological chemistry\| PubMed ID: 20858894	2010
Polymerase transcriptase release factor (PTRF) anchors MG53 protein to cell injury site for initiation of membrane repair. The Journal of biological chemistry\| PubMed ID: 21343302	2011
Dysferlin, annexin A1, and mitsugumin 53 are upregulated in muscular dystrophy and localize to longitudinal tubules of the T-system with stretch. Journal of neuropathology and experimental neurology\| PubMed ID: 21412170	2011
Ataxin-1 and Brother of ataxin-1 are components of the Notch signalling pathway. EMBO reports\| PubMed ID: 21475249	2011
Nonmuscle myosin IIA facilitates vesicle trafficking for MG53-mediated cell membrane repair. The FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology\| PubMed ID: 22253476	2012
Enhancing Muscle Membrane Repair by Gene Delivery of MG53 Ameliorates Muscular Dystrophy and Heart Failure in Î´-Sarcoglycan-deficient Hamsters. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy\| PubMed ID: 22314291	2012

Peihui Lin

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