中科院生物物理所張宏在Cell上發(fā)文，揭示相變調(diào)節(jié)自噬降解的機(jī)制
2018年8月30日，Cell雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院生物物理研究所張宏課題組的研究論文“mTOR regulates phase separation of PGL granules to modulate their autophagic degradation”，該文揭示了在線蟲胚胎發(fā)育過程中，mTOR通過調(diào)節(jié)PGL顆粒的相變來控制它被自噬降解的新機(jī)制。
細(xì)胞自噬（autophagy）是真核生物中高度保守的降解途徑，指的是細(xì)胞通過形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小體，包裹自噬底物，并將其運(yùn)送到溶酶體進(jìn)行降解。細(xì)胞自噬可以選擇性降解蛋白質(zhì)聚集體從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)平衡。
中國科學(xué)院生物物理研究所張宏課題組先前研究發(fā)現(xiàn)在線蟲胚胎發(fā)育中，來源于卵細(xì)胞的P顆粒的組分PGL-1和PGL-3在體細(xì)胞中選擇性地被細(xì)胞自噬降解掉，SEPA-1作為受體蛋白介導(dǎo)這一過程（Zhang et al., Cell 2009）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)EPG-2作為支架蛋白在這一過程中發(fā)揮著重要的功能（Tian et al., Cell 2010），而且PGL-1和PGL-3的選擇性降解還受到精氨酸甲基酶EPG-11（Li et al., Mol Cell 2013）和自身組分濃度（Zhang et al., Autophagy 2017）的調(diào)節(jié)。然而PGL顆粒的降解機(jī)制以及受體蛋白和支架蛋白在降解過程中怎樣發(fā)揮功能尚不清楚。
圖示：相變調(diào)節(jié)自噬降解的機(jī)制
張宏課題組經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)PGL顆粒通過液液相分離（liquid-liquid phase separation，LLPS)組裝，PGL顆粒的大小以及生物物理性質(zhì)決定了它們的自噬降解效率。受體蛋白SEPA-1促進(jìn)PGL-1/-3的相變；支架蛋白EPG-2 控制PGL-1/-3的大小，并且促使它們從液態(tài)到水凝膠狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。在高溫環(huán)境下，mTOR介導(dǎo)的PGL-1/-3磷酸化水平增強(qiáng)，加速了PGL-1/-3的相變，阻止它們被自噬降解。累積的PGL顆粒對于線蟲胚胎在熱應(yīng)激條件下的正常發(fā)育是必需的。這項(xiàng)工作揭示了在線蟲的胚胎發(fā)育過程中，mTOR作為一個感受熱應(yīng)激的感受器，通過調(diào)節(jié)PGL顆粒的相變來控制它們的自噬降解及保護(hù)線蟲應(yīng)對熱應(yīng)激的新機(jī)制。
該工作由中國科學(xué)院生物物理研究所張宏課題組完成。張宏研究員為本文的通訊作者，張宏課題組博士研究生張剛明為本文的第一作者，張宏課題組的副研究員王崢以及中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員杜茁也參與了這項(xiàng)研究。該課題獲得中科院先導(dǎo)B類項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目和前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計劃的資助。
注：本文來自中國科學(xué)院生物物理研究所
