张宏课题组发现内质网塑形蛋白ATL2/3调控自噬起始位点的形成学术资讯

责编 | 侯文茹

2021年5月14日，《Journal of Cell Biology》杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所张宏课题组题为“Atlastin 2/3 regulate ER targeting of the ULK1 complex to initiate autophagy”的研究论文，该文揭示了ATL2/3与参与自噬起始的ULK1复合体直接相互作用，促进其在内质网上组装，从而介导自噬体的形成。

自噬（autophagy）是真核细胞中由溶酶体介导的降解途径。自噬通过形成双层膜的自噬体以包裹部分的细胞质组分，比如受损的细胞器、错误折叠的蛋白等物质，并将其运送到溶酶体进行降解。内质网在多细胞生物的自噬过程中发挥重要的功能：当细胞感受到应激刺激等自噬诱导信号时，ULK1复合体首先被招募到内质网上，形成自噬起始位点，进而招募下游的自噬蛋白共同诱导隔离膜的形成；在隔离膜的延伸过程中，ULK1复合体与WIPI2蛋白相互作用，介导隔离膜与内质网的膜接触的形成，为自噬体的形成提供脂来源。哺乳动物细胞中，ULK1复合体主要包括FIP200、ULK1、ATG13和ATG101蛋白，这四个蛋白相互作用，动态地结合在一起。目前ULK1复合体在内质网上动态组装的机制尚不清楚。

内质网塑形蛋白Atlastin是一类dynamin超家族蛋白，该家族由ATL1、ATL2和ATL3组成，负责调控内质网的融合，ATLs的缺失会造成内质网形态的改变。课题组发现敲除ATL2/3会抑制自噬活性。自噬诱导后，细胞质中弥散分布的LC3I经过脂化作用，以LC3II的形式偶联到自噬体膜上。研究发现，在ATL2/3双敲细胞中，LC3II/LC3I比例明显降低，脂化过程减慢。同时，自噬底物p62明显累积，自噬体数量减少，表明敲除ATL2/3抑制自噬的活性。随后研究发现，与对照细胞相比，在ATL2/3双敲细胞中，FIP200和ATG13的内质网招募没有明显改变，但ULK1与ATG101的招募显著减少。ATG13-ULK1及ATG13-ATG101之间的相互作用也明显减弱。进一步研究表明ATL2/3帮助ATG13招募ULK1与ATG101。该研究还发现在ATL2/3双敲细胞中，WIPI2和ULK1及FIP200之间的相互作用减弱，电镜结果表明自噬体/隔离膜与内质网膜接触也减少，说明敲除ATL2/3抑制内质网与隔离膜接触的形成。