Our previous study demonstrated that cadmium (Cd) is an effective inducer of mitophagy, which is mainly mediated by PINK1/Parkin pathway. However, the role of other mitophagy pathways in Cd-induced mitophagy remains elusive. The present study employed HeLa cells, lacking fully functional Parkin, as a cell model to study Parkin-independent mitophagy pathway induced by Cd. Our results showed that BCL2/adenovirus E1B 19 kDa protein-interacting protein 3-like (Bnip3L/NIX), an outer mitochondrial membrane mitophagy receptor, could provide an alternate pathway for Cd-induced mitophagy in HeLa cells. Specifically, 10 μM Cd for 12 h induced mitophagy in GM00637 and HeLa cells which was assessed by mitochondrial fusion to lysosomes and decreased expression of mitochondrial markers such as COX-IV and HSP60. Notably, in GM00637 cells, Cd-induced mitophagy was predominantly mediated by PINK1/Parkin pathway as evinced by translocation of Parkin to mitochondria. Interestingly, in HeLa cells, significant increase in NIX expression was occurred and mitophagy was induced under Cd exposure, suggesting NIX compensates lost role of Parkin in Cd-induced mitophagy in HeLa cells. These results were verified by knocking down NIX using siRNA in HeLa cells, which lead to abolished mitophagy process. Moreover, NIX phosphorylation at serine-81 significantly increased in cells treated with Cd implying that phosphorylation of NIX plays an important role in NIX-mediated mitophagy. These findings reveal a novel mechanism of Cd toxicity and suggest a compensatory role of NIX in Cd-induced mitophagy.

中文翻译：

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NIX 通过磷酸化补偿 Parkin 在 HeLa 细胞中 Cd 诱导的线粒体自噬中失去的作用

我们之前的研究表明，镉（Cd）是一种有效的线粒体自噬诱导剂，主要由 PINK1/Parkin 通路介导。然而，其他 mitophagy 途径在 Cd 诱导的 mitophagy 中的作用仍然难以捉摸。本研究采用缺乏全功能 Parkin 的 HeLa 细胞作为细胞模型来研究由 Cd 诱导的 Parkin 非依赖性线粒体自噬途径。我们的结果表明，BCL2/腺病毒 E1B 19 kDa 蛋白相互作用蛋白 3 样 (Bnip3L/NIX)，一种外线粒体膜线粒体自噬受体，可以为 HeLa 细胞中 Cd 诱导的线粒体自噬提供替代途径。具体而言，10 μM C​​d 持续 12 小时在 GM00637 和 HeLa 细胞中诱导线粒体自噬，这是通过线粒体与溶酶体融合并降低线粒体标记物（如 COX-IV 和 HSP60）的表达来评估的。值得注意的是，在 GM00637 细胞中，镉诱导的线粒体自噬主要由 PINK1/Parkin 通路介导，Parkin 易位到线粒体就证明了这一点。有趣的是，在 HeLa 细胞中，NIX 表达显着增加，并且在 Cd 暴露下诱导了线粒体自噬，表明 NIX 补偿了 Parkin 在 HeLa 细胞中 Cd 诱导的线粒体自噬中失去的作用。这些结果通过在 HeLa 细胞中使用 siRNA 敲低 NIX 来验证，这导致线粒体自噬过程被取消。此外，在用 Cd 处理的细胞中，丝氨酸 81 处的 NIX 磷酸化显着增加，这意味着 NIX 的磷酸化在 NIX 介导的线粒体自噬中起重要作用。这些发现揭示了 Cd 毒性的新机制，并表明 NIX 在 Cd 诱导的线粒体自噬中的补偿作用。有趣的是，在 HeLa 细胞中，NIX 表达显着增加，并且在 Cd 暴露下诱导了线粒体自噬，表明 NIX 补偿了 Parkin 在 HeLa 细胞中 Cd 诱导的线粒体自噬中失去的作用。这些结果通过在 HeLa 细胞中使用 siRNA 敲低 NIX 来验证，这导致线粒体自噬过程被取消。此外，在用 Cd 处理的细胞中，丝氨酸 81 处的 NIX 磷酸化显着增加，这意味着 NIX 的磷酸化在 NIX 介导的线粒体自噬中起重要作用。这些发现揭示了 Cd 毒性的新机制，并表明 NIX 在 Cd 诱导的线粒体自噬中的补偿作用。有趣的是，在 HeLa 细胞中，NIX 表达显着增加，并且在 Cd 暴露下诱导了线粒体自噬，表明 NIX 补偿了 Parkin 在 HeLa 细胞中 Cd 诱导的线粒体自噬中失去的作用。这些结果通过在 HeLa 细胞中使用 siRNA 敲低 NIX 来验证，这导致线粒体自噬过程被取消。此外，在用 Cd 处理的细胞中，丝氨酸 81 处的 NIX 磷酸化显着增加，这意味着 NIX 的磷酸化在 NIX 介导的线粒体自噬中起重要作用。这些发现揭示了 Cd 毒性的新机制，并表明 NIX 在 Cd 诱导的线粒体自噬中的补偿作用。这些结果通过在 HeLa 细胞中使用 siRNA 敲低 NIX 来验证，这导致线粒体自噬过程被取消。此外，在用 Cd 处理的细胞中，丝氨酸 81 处的 NIX 磷酸化显着增加，这意味着 NIX 的磷酸化在 NIX 介导的线粒体自噬中起重要作用。这些发现揭示了 Cd 毒性的新机制，并表明 NIX 在 Cd 诱导的线粒体自噬中的补偿作用。这些结果通过在 HeLa 细胞中使用 siRNA 敲低 NIX 来验证，这导致线粒体自噬过程被取消。此外，在用 Cd 处理的细胞中，丝氨酸 81 处的 NIX 磷酸化显着增加，这意味着 NIX 的磷酸化在 NIX 介导的线粒体自噬中起重要作用。这些发现揭示了 Cd 毒性的新机制，并表明 NIX 在 Cd 诱导的线粒体自噬中的补偿作用。