深圳子科生物報道:自噬需要多種多樣的膜來源,并涉及mATG9(ATG家族中*的膜蛋白)的膜轉運。然而,mATG9轉運以啟動自噬的分子調控,仍不明確。目前,來自南開大學、中科院動物研究所和廣東醫科大學的研究人員,確定了兩個保守的經典接頭蛋白,分選mATG9胞質N末端的信號,這介導了mATG9從質膜和反面高爾基體管網狀結構(TGN)的轉運。相關研究結果發表在12月9日的《Cell Research》雜志。南開大學生命科學學院的陳佺教授和朱玉山教授,是本文共同通訊作者。
單個細胞不斷地監測著環境和細胞的線索,以保持細胞的平衡,并在不同的條件下生存。為了響應亞致死應力,細胞的新陳代謝經歷了快速的自適應變化,以保護自己免受潛在的傷害。這是通過一個多層面的細胞程序精心策劃的。介導正常細胞平衡和應激適應的一個關鍵通路是自噬。自噬是一個細胞生存過程,在這個過程中,細胞質部分和損壞或無用的細胞器,被卷入一個雙層膜自噬體,并傳遞到溶酶體用以降解和回收利用。主要的自噬途徑包括ULK1 / ATG13 / FIP200復合物、磷脂酰肌醇-3激酶復合物和mATG9循環機械的激活,以啟動吞噬泡/隔離膜的形成,從而導致后續自噬體的膨脹和成熟。在正常生理條件下,細胞自噬被維持在一個基本穩定的水平,負責蛋白質質量控制和細胞內細胞器的周轉。為了響應營養剝奪或其他亞致死脅迫,自噬被增加到一個高的通量以有效地降解和回收細胞質成分,用于體內平衡和細胞生存。自噬缺陷與退行性疾病、炎癥性疾病、代謝性疾病和腫瘤疾病有著因果關系。
多個膜的來源,包括線粒體、內質網(ER)、高爾基體和質膜,在應力條件下都能促進新生自噬體的形成。這些不同膜來源的調動,需要動態膜運輸活動。值得注意的是,mATG9——ATG家族中*的跨膜蛋白,被發現通過質膜、反面高爾基體網絡結構(TGN)、早期內涵體、晚期內涵體和再循環內體而轉運。在饑餓誘導的自噬過程中,mATG9從TGN移動到外圍池,并與溶酶體標記和自噬標記LC3共定位。mATG9的再分配似乎是由ULK1介導的,因為它可被ULK1敲除所抑制。
此外,據報道,一小部分mATG9駐留在質膜上,并可以與AP2結構相互作用,以通過網格蛋白介導的內吞而內化。內化的mATG9從早期轉運到回收內涵體,以與ATG16L1陽性結構融合。已有研究表明,包含TBC域的兩個RABGAps——TBC1D5和TBC1D14,參與調節mATG9轉運和自噬體形成。在自噬過程中,TBC1D5與LC3、AP2復合物和mATG9相互作用,這種相互作用可能將mATG9囊泡招募到自噬體膜。TBC1D14,先前被確定為自噬的負調節因子,可結合RAB11并抑制囊泡從回收內涵體的轉運以及自噬體形成。
zui近的一份報告表明,mATG9轉運是由TBC1D14和TRAPPIII復合物調節的,獨立于ULK120。TRAPPIII復合物通過TBC1D14到管狀回收內涵體的招募,可激活RAB1促進內涵體-高爾基轉運,這可能回收mATG9以維持自噬通量。
盡管自噬研究已有了重大進展,但是調節mATG 9轉運以及使上游養分感知信號與mATG9轉運相協調、以在正常或饑餓條件下調整自噬通量的確切分子機制,仍然是難以捉摸的。在這項研究中,研究人員確定了兩個分選mATG9 N末端中的信號的接頭蛋白,可由AP1和AP2絡合物識別,以介導mATG9從質膜和TGN的轉運。Src激酶可通過直接磷酸化Tyr8上的mATG9,促進mATG9和AP1 / 2復合物之間的相互作用,并且這種磷酸化是基本的mATG9運輸所必需的。研究人員還發現,為了應對饑餓,Tyr8上的mATG9 被Src磷酸化,可功能性地與ULK1的Ser14磷酸化合作,促進mATG9從質膜和近核區到外圍池的再分配,以用于自噬啟動。