清华大学Science文章解析自噬调控机制

　　

生物通报道  来自清华大学、华中农业大学、南开大学的研究人员在新研究中解析了乙酰化作用在自噬调控中的功能和分子机制，相关研究论文“Function and Molecular Mechanism of Acetylation in Autophagy Regulation”发布在4月27日的《科学》（Science）杂志上。

这篇文章的通讯作者是来自清华大学生命科学学院的俞立教授，其早年毕业于四川大学生物系，2000年获得北京大学分子生物学博士学位。近年来主要研究方向为自吞噬在细胞及分子水平上的调控机制及细胞程序性死亡机理，并取得了一系列突破性进展，在Science、cell、Nature等国际顶级学术期刊上发表多篇研究论文。

自噬是指细胞消化自身蛋白质或细胞内结构（细胞器）的一种自食现象。自噬作为一种进化上非常古老和保守的代谢途径，参与降解、消除和消化受损、变性、衰老和失去功能的细胞器和变性蛋白质等生物大分子，为细胞的生存和修复提供必需的能量。因此影响到生物生命过程的方方面面。有研究表明，包括肥胖症、糖尿病、神经退行性疾病、免疫失调及癌症在内的人类许多重大疾病的发生都与该过程的异常有关。自噬研究已经成为了当前生命科学研究的热点，揭示自噬的发生及调控机制对于预防与治疗多种人类重大疾病具有重要的意义。

此前，有研究报道称乙酰化作用可以参与调控自噬。用去乙酰化酶（deacetylase）抑制剂可以诱导自噬。然而目前对于乙酰化在自噬中的详细作用及机制仍不清楚。

在这篇文章中，研究人员通过对酿酒酵母进行遗传分析鉴别了自噬所需的一个关键性组蛋白乙酰转移酶Esa1。研究人员进一步确定了自噬信号元件Atg3是Esa1的底物。特异性地，Atg3 K19和K48乙酰化作用通过调控Atg3和Atg8互作以及Atg8脂化对自噬进行调控。饥饿通过从空间和时间上调控自噬体前驱构造（pre-autophagosomal structures ，PASs）上的乙酰基转移酶Esa1以及去乙酰化酶Rpd3的定位，以及它们与Atg3的互作，诱导了短暂K19-K48乙酰化。研究人员还证实抑制K19-K48乙酰化作用与自噬衰减有关。在敲除去乙酰化酶Rpd3后提高K19-K48乙酰化作用可促进自噬。

因此，这些研究结果表明了蛋白质乙酰化作用有助于调控自噬。为深入解析自噬在细胞及分子水平上的调控机制提供了新的研究方向。

此外，在同日的Science 杂志上，来自厦门大学生命科学学院的研究人员也同样找到了高等动物在生长因子缺失条件下，启动自噬的部分“密码”，标志着在细胞自噬机制研究方面取得了重大的突破。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Function and Molecular Mechanism of Acetylation in Autophagy Regulation

Protein acetylation emerged as a key regulatory mechanism for many cellular processes. We used genetic analysis of Saccharomyces cerevisiae to identify Esa1 as a histone acetyltransferase required for autophagy. We further identified the autophagy signaling component Atg3 as a substrate for Esa1. Specifically, acetylation of K19 and K48 of Atg3 regulated autophagy by controlling Atg3 and Atg8 interaction and lipidation of Atg8. Starvation induced transient K19-K48 acetylation through spatial and temporal regulation of the localization of acetylase Esa1 and the deacetylase Rpd3 on pre-autophagosomal structures (PASs) and their interaction with Atg3. Attenuation of K19-K48 acetylation was associated with attenuation of autophagy. Increased K19-K48 acetylation after deletion of the deacetylase Rpd3 caused increased autophagy. Thus, protein acetylation contributes to control of autophagy.

作者简介：

俞立 博士
教授  博导

1994 四川大学生物系微生物专业 学士
2000 北京大学生命科学学院分子生物学专业 博士
2000~2008 美国国立卫生研究院 博士后
2008~至今 清华大学生命科学学院 教授

主要科研领域与方向
综合细胞生物学，生物化学，系统生物学等手段，利用从酵母到小鼠等不同模式生物研究 1）自吞噬在细胞及分子水平上的调控机制 2）细胞程序性死亡3）细胞器的产生，运动的分子机制。