北京生命科学研究所王晓晨实验室以秀丽隐杆线虫为研究对象,揭示PI3P磷酸酶MTM-3在细胞自噬过程中的作用。 |
北京生命科学研究所王晓晨实验室以秀丽隐杆线虫为研究对象,揭示PI3P磷酸酶MTM-3在细胞自噬过程中的作用。相关文章发表于2014年8月14日的《EMBO reports》杂志上。
细胞自噬是一种由溶酶体介导的降解过程。在细胞自噬过程中,自噬体包裹一部分物质并送至溶酶体降解。这些物质可以是细胞质中的一部分内容物,也可以是细胞中错误折叠的蛋白质或者损伤的细胞器。这是真核细胞内部的一种高度保守的过程,在生物体的各项生命活动中起着重要的作用。
在细胞自噬过程中,磷脂酰肌醇(PI3P)是一种非常重要的调节分子,由Vps34复合体在自噬体前体催化合成。自噬体结构上PI3P的产生将招募多种效应分子,这些效应分子分别参与了自噬体的形成以及自噬体与溶酶体的融合。自噬体的形成及成熟不仅受到PI3P激酶复合物的调控,同时还受到PI3P磷酸酶的调控。但目前关于PI3P磷酸酶在细胞自噬过程中的具体作用还没有研究清楚。
本文以秀丽隐杆线虫为研究对象,发现肌管素磷酸酶MTM-3的缺失会导致线虫胚胎中多种细胞自噬底物的降解发生缺陷。同时通过研究比较mtm-3与不同自噬突变体中自噬降解底物与自噬体结构的共定位情况发现,MTM-3在细胞自噬途径中位于ATG-2/EPG-6的下游,且位于EPG-5的上游,该蛋白能够促进自噬体成熟成为自噬溶酶体。
此外研究还发现,当MTM-3缺失时,自噬体与溶酶体的融合受到抑制。MTM-3能够降解PI3P,并且能通过PI3P被招募到自噬体上行使其功能。当MTM-3缺失时,会导致PI3P结合蛋白ATG-18大量累积于自噬体结构上。我们推测自噬体结构上过高的PI3P影响了自噬溶酶体的形成。本文的研究结果表明PI3P的降解在自噬体成熟过程及自噬体与溶酶体融合的过程中起着重要的作用。
我所与中国农业大学联合培养的博士生武彦威为本文的第一作者,程世亚、邹炜与中科院生物物理研究所张宏课题组的赵红玉也参与了本文的工作。王晓晨博士为本文的通讯作者。该项研究由国家基础研究基金973、北京市科委以及HHMI国际青年科学家奖支持,在北京生命科学研究所完成。(来源:北京生命科学研究所)
原文摘要:
PI3P phosphatase activity is required for autophagosome maturation and autolysosome formation
Yanwei Wu, Shiya Cheng, Hongyu Zhao, Wei Zou, Sakako Yoshina, ShoheiMitani, Hong Zhang, Xiaochen Wang
Autophagosome formation is promoted by the PI3 kinase complex and negatively regulated by myotubularin phosphatases, indicating that regulation of local phosphatidylinositol 3-phosphate (PtdIns3P) levels is important for this early phase of autophagy. Here, we show that the Caenorhabditis elegans myotubularin phosphatase MTM-3 catalyzes PtdIns3P turnover late in autophagy. MTM-3 acts downstream of the ATG-2/EPG-6 complex and upstream of EPG-5 to promote autophagosome maturation into autolysosomes. MTM-3 is recruited to autophagosomes by PtdIns3P, and loss of MTM-3 causes increased autophagic association of ATG-18 in a PtdIns3P-dependent manner. Our data reveal critical roles of PtdIns3P turnover inautophagosome maturation and/or autolysosome formation.
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