自噬蛋白在自噬體形成過程中的時序作用模型的建立

《自噬蛋白在自噬體形成過程中的時序作用模型的建立》是依託上海交通大學，由謝志平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自噬蛋白在自噬體形成過程中的時序作用模型的建立
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：謝志平
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

細胞自噬是真核細胞清除胞內冗餘物質的基本途徑，對維持包括人類在內的真核生物的健康具有不可替代的作用。降解囊泡自噬體的形成是這一通路的核心步驟，也是當前本領域研究的重點之一。我們在前期工作中成功改良了現有紅色螢光蛋白，解決了RFP在本領域套用的缺陷。我們另外發現：自噬蛋白Atg1不僅在此前一般構想的自噬起始階段發揮作用，它在自噬體形成後期另有不同的功能。在此基礎上，我們一方面將系統的通過活細胞顯微觀測確定各主要Atg蛋白在PAS參與自噬體形成的時間區段；另一方面將以部分Atg蛋白從PAS解離的現象為切入點，對包括Atg1在內的多階段作用/多功能的自噬蛋白的結構-功能基礎進行探索。我們的研究將全面覆蓋當前已知的主要Atg蛋白。通過綜合利用活細胞觀測、遺傳、生化等手段，我們有望獲得一個全新的Atg蛋白參與自噬體形成的時序框架，並對部分多功能Atg蛋白的作用機制提出獨特的詮釋。

結題摘要

本項目的工作以酵母為模式生物研究主要自噬蛋白在自噬體形成周期中發揮作用的時間序列以及這一序列的調控機制。我們構建了已知的主要Atg蛋白的綠色螢光蛋白標記，而後以紅色螢光蛋白標記的Atg8作為自噬體形成周期的指示，系統地確定了主要Atg蛋白在周期中的作用階段。Atg8在自噬體膜擴展的階段在其上募集，並呈現光學顯微鏡下可辯別的形態擴展；在自噬體膜完成擴展後，Atg8逐漸從自噬體膜解離，信號下降；全部過程耗時約8分鐘。結果顯示，其他Atg蛋白依照其作用階段可以分為三類：一類是與Atg8近似，信號在自噬體形成全周期均存在。這類蛋白僅有Atg1，其出現比Atg8早約1分鐘，消失時間基本相同。第二類是作用於起始階段。以Atg17為代表，這類蛋白出現早於Atg8約1分鐘，消失則在Atg8出現後2分鐘。第三類是延展階段。以Atg2為代表，其出現晚於Atg8約1分鐘，消失在Atg8出現後4分鐘。此前研究對Atg1在自噬起始信號調控中的作用關注較多，而我們觀察到的作用階段則提示Atg1在中後期仍可能有關鍵作用。與此猜測一致，我們的結果顯示，Atg1-Atg8的互作參與Atg蛋白解離過程的調控。Atg1-Atg8的互作儘管也用到AIM肽段，但其涉及的亞基與互作類別與Atg19的經典AIM不同。通過選擇性的突變Atg8表面相應區域，可以特異性地阻斷Atg1-Atg8互作，進而造成Atg8自身解離放慢，也造成Atg9囊泡逆向運輸速率下降。我們的工作為全面、系統地理解自噬體形成過程提供了新的視角和數據。