近日，我校生命科學(xué)學(xué)院肖仕教授課題組在植物學(xué)知名期刊The Plant Cell在線(xiàn)發(fā)表了題為“Arabidopsis SINAT Proteins Control Autophagy by Mediating Ubiquitylation and Degradation of ATG13”的研究論文，揭示了E3泛素連接酶SINAT家族蛋白通過(guò)介導(dǎo)植物自噬發(fā)生過(guò)程中ATG1-ATG13蛋白激酶復(fù)合體泛素化修飾和蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，動(dòng)態(tài)調(diào)控植物自噬發(fā)生的起始與終止。該研究首次闡明了ATG1-ATG13激酶復(fù)合體的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制，為深入理解植物自噬發(fā)生的分子機(jī)理提供了重要的理論依據(jù)。
細(xì)胞自噬是維持真核生物細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程，在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育及響應(yīng)生物和非生物等逆境脅迫中發(fā)揮重要作用。但是迄今為止，對(duì)于自噬相關(guān)蛋白本身的調(diào)控機(jī)制所知甚少。
SINAT蛋白調(diào)控植物自噬發(fā)生的模式圖
肖仕教授課題組通過(guò)精細(xì)的遺傳學(xué)和生物化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)自噬蛋白激酶復(fù)合體成員ATG1和ATG13蛋白在營(yíng)養(yǎng)缺陷及恢復(fù)條件下，其穩(wěn)定性受26S蛋白酶體動(dòng)態(tài)調(diào)控。在正常生長(zhǎng)條件下，E3泛素連接酶SINAT1和SINAT2與自噬起始復(fù)合體中的ATG13蛋白相互作用，通過(guò)K48連接的泛素化修飾，促進(jìn)ATG13蛋白的降解，從而抑制自噬過(guò)程的發(fā)生。在營(yíng)養(yǎng)缺陷條件下，SINAT6則通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合ATG13，抑制ATG13蛋白的泛素化降解，促進(jìn)自噬發(fā)生。深入研究表明，ATG13a蛋白中K607和K609兩個(gè)關(guān)鍵的賴(lài)氨酸殘基對(duì)于其泛素化及抑制自噬發(fā)生至關(guān)重要。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)TRAF1a和TRAF1b作為接頭分子，參與了SINAT1/SINAT2及SINAT6對(duì)ATG13蛋白的穩(wěn)定性調(diào)控。同時(shí)，該研究揭示了ATG1蛋白通過(guò)磷酸化修飾，在營(yíng)養(yǎng)缺陷條件下反饋調(diào)節(jié)TRAF1接頭分子蛋白的穩(wěn)定性，進(jìn)一步維持植物自噬發(fā)生水平的穩(wěn)態(tài)（如上圖所示）。與其生理功能一致，擬南芥atg1a atg1b atg1c三突變體表現(xiàn)出提前衰老、對(duì)營(yíng)養(yǎng)缺陷異常敏感、及TRAF1a蛋白穩(wěn)定性下降的表型。該論文揭示了擬南芥SINAT家族蛋白通過(guò)介導(dǎo)ATG13蛋白的泛素化修飾和穩(wěn)定性，影響植物自噬發(fā)生的分子機(jī)制，具有重要的科學(xué)意義。
該課題研究由國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上和青年科學(xué)基金項(xiàng)目和中山大學(xué)“三大建設(shè)”專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目資助。博士后齊華和客座研究員黎娟為論文的共同第一作者, 肖仕教授為論文的獨(dú)立通訊作者，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)周清明教授團(tuán)隊(duì)參與了該論文部分工作。
