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eLife | 杜立林實驗室揭示自噬激酶Atg1的激活机制

發布時間:2020/09/16

2020年910日,北京生命科學研究所/清华大学生物医学交叉研究院杜立林實驗室在《eLife》在線發表題爲“Atg1 kinase in fission yeast is activated by Atg11-mediated dimerization and cis-autophosphorylation”的研究論文。在該研究中,作者在裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe中發現,自噬激酶Atg1的活性依賴于Atg11介導的二聚化,並且Atg1的激活可以通過順式自磷酸化的方式實現。


自噬是真核生物中普遍存在的一個基本生命過程。從酵母到哺乳動物都保守的一系列自噬相關蛋白(Atg proteins)在自噬過程中發揮關鍵作用。其中,Atg1(哺乳動物中稱爲ULK1)是一個絲氨酸/蘇氨酸激酶,其激酶活性對于自噬是必需的。Atg1活性的調控機制之前僅在芽殖酵母Saccharomyces cerevisiae中有較深入的研究。但是,在芽殖酵母發現的機制在其他真核生物中是否普適並不清楚。


在該研究中,作者發現,在氮饑餓誘導的非選擇性自噬過程中,裂殖酵母Atg1的活性控制方式與芽殖酵母顯著不同──芽殖酵母的Atg1活性依賴于Atg13Atg17,但不依賴于Atg11;相反,裂殖酵母的Atg1活性依賴于Atg11,但不依賴于Atg13Atg17。根據文獻報道,在果蠅和哺乳動物中,Atg11的同源蛋白也在非選擇性自噬過程中促進Atg1活性。因此,比起芽殖酵母,裂殖酵母中Atg1活性的調控方式可能與哺乳動物更相似。


作者進一步分析了Atg11促進Atg1活性的具體分子機制,發現Atg11是通過二聚化Atg1來發揮作用的。另外,作者還發現二聚化的Atg1能夠以順式自磷酸化(cis-autophosphorylation)的方式激活,從而推翻了被普遍接受但卻沒有證據的Atg1通過反式自磷酸化(trans-autophosphorylation)激活的認識。


綜上,該研究發現,在裂殖酵母中,Atg1的激酶活性依賴于Atg11Atg11通過二聚化Atg1導致Atg1激活,Atg1激活通過順式自磷酸化的方式實現。這些發現拓展和深化了對Atg1激活機制以及Atg11/FIP200家族蛋白功能的認識和理解。


杜立林實驗室的博士后潘兆倩是论文的第一作者。论文的其他作者还包括董梦秋實驗室的邵光灿,杜立林實驗室的刘晓曼和陈泉,以及董梦秋實驗室的董梦秋博士。杜立林博士为论文的通讯作者。该研究由科技部和北京市政府资助,在北京生命科學研究所完成。


論文鏈接:https://elifesciences.org/articles/58073

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