香港中文大学姜里文教授PNAS解析植物自噬体的膜起源

　　

生物通报道：自噬领域的一个最基本的问题就是，自噬体膜的起源。作为唯一的跨膜自噬相关（ATG）蛋白，ATG9在真核生物之间是保守的，并且已知对于自噬是非常重要的，但是其确切的分子功能仍然是未知的。

1月4日在《PNAS》发表的一项研究中，来自香港中文大学的研究人员，通过将体内实时成像、3D层析重建和遗传学方法相结合证明，与酵母和动物中表征的agt9突变体相反，拟南芥中ATG9的缺失可导致在自噬过程中扩大的自噬体相关小管连接到内质网。因此，这项研究对于“ATG9在来自植物细胞内质网的自噬体进展中发挥一个独特的功能”提供了功能性的证据，并对于植物自噬体的膜起源，提供了新的见解。

这项研究的通讯作者是香港中文大学生命科学学院的姜里文（Liwen Jiang）教授。姜里文教授1984年毕业于华南农业大学获学士学位；1992年毕业于University of British Columbia获硕士学位；1996年获得Simon Fraser University博士学位；2000年开始任香港中文大学生物系助理教授；现任香港中文大学生命科学学院教授、细胞与发育生物学中心主任、BMC Plant Biology等8种国际期刊的 associate editor、editor或review editor。主要研究方向是蛋白的定位和转运、植物细胞内吞和胞吐、细胞器动力学与生物发生。在Plant Cell、Plant Journal、Trends in Plant Science等期刊发表了近百篇有影响力的学术论文。相关阅读：姜里文教授Cell子刊发表最新成果。

自噬是一个保守的途径，用于双层膜结构（称为自噬体）降解细胞质的物质。自噬体形成的起始，需要将自噬相关蛋白9（ATG9）囊泡招募到preautophagosomal结构。然而，ATG9小泡和吞噬泡之间的功能性关系，在不同系统之间是有争议的，并且Atg9在植物中的分子功能也是未知的。在这项研究中，研究人员证实，在植物中，ATG9对于内质网（ER）衍生的自噬体的形成，是至关重要的。通过结合遗传学、体内成像和电子断层成像的方法，研究人员表明，拟南芥ATG9缺乏可导致自噬诱导后自噬体相关管状结构的急剧积累。动态分析表明，在自噬过程中，ATG9小泡和自噬体膜之间有一种瞬态的膜连接。此外，在Atg9突变体中，通过一种磷脂酰肌醇3 -磷酸–依赖性的方式形成延长的小管，使ATG18a的运输受到损坏。综上所述，本研究对“ATG9在调节拟南芥ER膜的自噬体进展中发挥举足轻重的作用”提供了证据。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
ATG9 regulates autophagosome progression from the endoplasmic reticulum in Arabidopsis
Abstract：Autophagy is a conserved pathway for bulk degradation of cytoplasmic material by a double-membrane structure named the autophagosome. The initiation of autophagosome formation requires the recruitment of autophagy-related protein 9 (ATG9) vesicles to the preautophagosomal structure. However, the functional relationship between ATG9 vesicles and the phagophore is controversial in different systems, and the molecular function of ATG9 remains unknown in plants. Here, we demonstrate that ATG9 is essential for endoplasmic reticulum (ER)-derived autophagosome formation in plants. Through a combination of genetic, in vivo imaging and electron tomography approaches, we show that Arabidopsis ATG9 deficiency leads to a drastic accumulation of autophagosome-related tubular structures in direct membrane continuity with the ER upon autophagic induction. Dynamic analyses demonstrate a transient membrane association between ATG9 vesicles and the autophagosomal membrane during autophagy. Furthermore, trafficking of ATG18a is compromised in atg9 mutants during autophagy by forming extended tubules in a phosphatidylinositol 3-phosphate–dependent manner. Taken together, this study provides evidence for a pivotal role of ATG9 in regulating autophagosome progression from the ER membrane in Arabidopsis.