張宏Cell子刊點評細胞自噬新機制

日期：2016-05-25 08:53:29

細胞自噬（autophagy）是真核生物中一種高度保守的代謝程序，自噬過程的調控異常，會引發感染、癌癥、糖尿病等多種疾病，因此近年來，細胞自噬已經成為了生命科學領域的研究熱點。

哺乳動物有兩個酵母自噬啟動ATG1激酶同源蛋白：ULK1和ULK2，被統稱為ULK激酶。越來越的研究證據表明ULK1蛋白激酶是自噬啟動和進展的重要調控因子。然而目前對于ULK1促進自噬的分子機制卻仍不是很清楚。近期一組研究人員發現ULK1和ULK2對于神經元基底細胞自噬來說并不是必需的，但ULK1和ULK2能磷酸化SEC16A，調控ER輸出，這一成果公布在5月19日的Molecular Cell雜志上。

中國科學院生物物理研究所張宏研究員等人發表了題為“The Incredible ULKs: Autophagy and Beyond”的評述文章，介紹了以上這項重要的研究發現，指出這一研究擴展了自噬蛋白非自噬依賴性功能，也就是說這些蛋白具有更多的作用。

細胞自噬是自噬小體介導的細胞降解途徑。自噬過程包括自噬小體的形成、延伸、閉合以及與溶酶體的融合。在正常情況下，細胞自噬有助于維持機體的內部穩定。當環境條件變得艱難時（例如營養物質匱乏），細胞可以通過自噬降解蛋白質和細胞器，獲得必需的營養物質確保自身生存。

自噬相關基因（autophagy associated gene, ATG）是目前研究熱點之一，這種哺乳動物基因編碼蛋白的同源物ULK1和ULK2也是備受科學家們關注的焦點。這項研究指出了這兩種蛋白的更多作用，為了解自噬提供了新的觀點。

此前科學家曾發現當氨基酸缺乏或mTOR抑制時，激活的ULK1會磷酸化Beclin-1的Ser 14位點，由此提高VPS34復合體活性。通過ULK導致Beclin-1 Ser 14位點磷酸化是哺乳動物充分誘導自噬的必要條件，且保守存在于秀麗隱桿線蟲之中。由此，新研究揭示了一條通過ULK1激活促自噬脂酶VPS34，誘導自噬的新分子機制。

由于細胞自噬是細胞清除受損組織的一種重要途徑，這些受損組織如果不清除，就會對細胞產生有害影響，并且這也是細胞在饑餓狀態下，消化部分營養物質的一種重要方式。從更廣泛的方面說，細胞自噬缺陷與人類疾病，如癌癥和神經退行性疾病存在密切的關聯。正常細胞自噬出現錯誤，也與細胞損傷積累和衰老有關。了解細胞內參與自噬的蛋白分子及其它們的關聯機制，將有助于從源頭上認識自噬相關疾病，并為這些疾病的診斷和治療提供新的靶點。

廈門大學的研究人員也發現p32通過與ULK1形成復合物調控其穩定性與激酶活性。敲低p32會促進ULK1的K48位泛素化，同時抑制ULK1的K63位泛素化，最終導致了ULK1的蛋白酶體途徑降解。

進一步研究發現，敲低p32明顯抑制饑餓誘導的細胞自噬以及解偶聯劑誘導的線粒體自噬。在p32敲低的細胞中回補外源ULK1，細胞自噬與線粒體自噬明顯得到恢復。線粒體的及時更新是保證氧化磷酸化過程正常進行的必要前提，p32調控自噬這一發現，從另一個角度為p32調控氧化磷酸化過程提供了可能的分子機制。