管坤良教授最新Cell解析细胞自噬

——细胞如何知道何时“自杀”

　　

生物通报道：由管坤良教授领导的一组研究人员找到了调控细胞自噬的一个关键分子机制，细胞自噬是指细胞在恶劣条件下确保其生存的一种基本应激反应。研究人员发现一种称为AMPK的酶，不仅参与了细胞的传感和能量调控，而且在细胞自噬酶作用方面，也扮演了重要角色。这一研究成果公布在1月17日的Cell杂志在线版上。

领导这一研究的管坤良教授主要从事细胞生长调控、肿瘤生物学的信号转导途径等方面的研究，他曾荣获过包括美国“麦克阿瑟天才奖”在内的多项荣誉，现任加州大学圣地亚哥分校教授，浙江大学生命科学研究院兼职教授、共同院长等职务（专访管坤良：身边的人，身边的学术环境）。

Autophagy（自噬），这个单词来自希腊字的“self”和“eat”，是存在于真核生物中一种高度保守的代谢过程，参与了调节细胞物质的合成，降解和重新利用之间的代谢平衡。当环境条件变得艰难，比如缺乏营养物质，或者核糖体和线粒之类的细胞器受损，这个时候细胞就会启动自噬程序，就像人体在饥饿情况下消耗脂肪，用以提供生理和生存所需的能量一样。细胞自噬过程中，细胞内部的一些元件会发生降解和合成，以确保整体的生存。

在这篇文章中，研究人员发现AMPK能以不同的方式，调控一种称为Vps34激酶家族不同的复合物，一些Vps34酶参与了正常细胞的囊泡运输——细胞中一种重要的分子运输，还有一些Vps34复合物则参与了细胞自噬。管教授与其同事们发现，AMPK能抑制那些未参与细胞自噬的酶，而激活参与细胞自噬的Vps34酶。

这项研究深入解析了这个对于健康细胞功能和生存都十分重要的生物进程，“细胞自噬是细胞清除受损组织的一种重要途径，这些受损组织如果不清除，就会对细胞产生有害影响，并且这也是细胞在饥饿状态下，消化部分营养物质的一种重要方式，”管教授说。

从更广泛的方面说，“细胞自噬缺陷已经与人类疾病，如癌症和神经退行性疾病联系在了一起，”。此外正常细胞自噬出现错误，也与细胞损伤积累和衰老有关。

（感谢管教授对此文的修改意见）

原文摘要：

Differential Regulation of Distinct Vps34 Complexes by AMPK in Nutrient Stress and Autophagy

Autophagy is a stress response protecting cells from unfavorable conditions, such as nutrient starvation. The class III phosphatidylinositol-3 kinase, Vps34, forms multiple complexes and regulates both intracellular vesicle trafficking and autophagy induction. Here, we show that AMPK plays a key role in regulating different Vps34 complexes. AMPK inhibits the nonautophagy Vps34 complex by phosphorylating T163/S165 in Vps34 and therefore suppresses overall PI(3)P production and protects cells from starvation. In parallel, AMPK activates the proautophagy Vps34 complex by phosphorylating S91/S94 in Beclin1 to induce autophagy. Atg14L, an autophagy-essential gene present only in the proautophagy Vps34 complex, inhibits Vps34 phosphorylation but increases Beclin1 phosphorylation by AMPK. As such, Atg14L dictates the differential regulation (either inhibition or activation) of different Vps34 complexes in response to glucose starvation. Our study reveals an intricate molecular regulation of Vps34 complexes by AMPK in nutrient stress response and autophagy.