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张宏实验室揭示EPG-6调控自噬小体形成的分子机制

2011年7月28日,北京生命科学研究所张宏实验室在《Developmental Cell》杂志发表了题为“WD40重复结构PI3P结合蛋白EPG-6调控Ω小体向自噬小体进程”的研究成果。该研究系统阐述了线虫中PI3P结合蛋白EPG-6在细胞自噬过程中的关键作用。

细胞自噬是一种高度保守的生物学过程,广泛存在于酵母、线虫及哺乳动物中,在生长发育、应激反应及细胞器降解等方面发挥重要功能。自噬的核心特征是形成双层膜结构的自噬小体,包裹损伤细胞器和蛋白聚集体,最终与溶酶体融合完成降解。自噬小体的形成涉及多个自噬相关基因,包括前体结构的生成、膜泡扩增与闭合等环节。

近年来,研究发现内质网(ER)上形成的PI3P富集结构——Ω小体(omegasome)在自噬小体形成过程中至关重要。PI3K复合体产生PI3P,进而募集PI3P结合蛋白如DFCP-1和ATG-18,调控自噬小体的发育。

本研究以线虫为遗传筛选模型,首次鉴定了PI3P结合蛋白EPG-6在自噬过程中的作用。EPG-6可直接与ATG-2蛋白互作,协同调节Ω小体向自噬小体的转变。在epg-6和atg-2突变体中,细胞内大量自噬小体前体结构聚集,提示EPG-6在自噬小体成熟过程中不可或缺。进一步分析表明,EPG-6与哺乳动物WIPI4同源,而ATG-18更接近WIPI1,两者在自噬小体形成的不同阶段发挥作用。

通过遗传通路分析,研究团队建立了线虫自噬基因的上下游调控网络,发现ULK1、EPG-8/ATG-14及LGG-1等蛋白与蛋白聚集体集合均为Ω小体形成所必需。该成果不仅揭示了不同PI3P结合蛋白在自噬过程中的分工,还为蛋白聚集体降解机制研究提供了新的理论框架。

该论文第一作者为博士后路群,其他作者包括杨培国、黄鑫欣、胡晚秋、郭滨、吴凡、林珑,匈牙利的Attila L. Kovács博士及清华大学的俞立博士。通讯作者为张宏博士,研究获得科技部和北京市政府资助,在北京生命科学研究所完成。

参考文献:
Lu Q, Yang P, Huang X, Hu W, Guo B, Wu F, Lin L, Kovács AL, Yu L, Zhang H. The WD40 Repeat PtdIns(3)P-Binding Protein EPG-6 Regulates Progression of Omegasomes to Autophagosomes. Developmental Cell. 2011 Jul 28.

(责任编辑:glia)