ANKFY1-ATG2介导内体到自噬小体脂质运输的新机制

　　

　　巨自噬（以下称“自噬”）是细胞内重要降解途径，用以维持细胞生存和正常生理功能，其中自噬体是执行该过程的关键细胞器。在自噬体的生成过程中，细胞内首先会形成一个扁平膜结构，被称为“phagophore”，接着该膜结构会逐渐延展，包裹待降解的底物后封闭形成自噬体。最后自噬体与溶酶体发生融合，自噬体内的底物被降解，供细胞回收利用。

　　据估计，细胞自噬过程中需要动员数百万个脂质分子用于自噬体的延伸。到目前为止，关于自噬体膜延伸的脂质传递机制，有三种较为广泛接受的理论：囊泡介导的脂质传递、来自已存在的细胞器的膜外推，以及蛋白介导的脂质运输。在蛋白介导的脂质转运模型中，脂质转运蛋白介导延伸中的自噬体膜结构和其他细胞器之间脂质转运。ATG2作为细胞自噬过程中被研究最多的脂质转运蛋白，被认为在自噬体形成的早期阶段促进了来自内质网和正在生长的自噬体间的脂质转运。其中，ATG2通过自噬体上的PI3P效应蛋白WIPI4的相互作用而被稳定的固定在自噬体膜结构上，这种稳定的结合有助于促进ATG2行使其脂质转运功能。细胞内许多不同的细胞器被认为是支持自噬体生长的膜来源，但目前还不清楚 ATG2 是否可以将脂质从内质网以外的其他细胞器转运到自噬体膜结构。

　　4月16日，上海交通大学医学院病理生理学系钟清、留筱厦课题组在Cell Discovery在线发表题为ANKFY1 bridges ATG2A-mediated lipid transfer from endosomes to phagophores的研究论文，发现ANKFY1可以将ATG2A锚定在内体上，协助ATG2A转运内体上的脂质到自噬小体上，从而促进自噬体的膜延伸，阐明了ATG2A作为脂质转运过程中的关键蛋白介导内体与自噬体间脂质转运的分子机制，为内体作为自噬体膜来源提供有力证据。

　　在这项研究中，研究团队通过基于ATG2A的级联亲和纯化，鉴定到ATG2A相互作用蛋白ANKFY1（含有Ankyrin重复和FYVE结构蛋白1），发现在自噬诱导下细胞内一部分ANKFY1与ATG2A共定位于在内体和自噬小体之间。随着ANKFY1的耗竭，细胞内自噬体膜结构延伸障碍，且自噬通量受阻，这与ATG2A/B的耗竭表型相似，猜测ANKFY1参与ATG2介导的脂质转运过程。为了证明这个猜测，研究团队构建了Halo-LC3稳定细胞系，通过荧光标记的不可透膜（MIL）和可穿透膜（MPL）的Halo tag配体，分别对可进入细胞质的和被自噬体隔离的HT-LC3进行顺序标记，在细胞内特异性的检测自噬小体、新生成的自噬体以及成熟自噬体结构，以此指征细胞内不同状态的自噬体。基于该实验并结合透射电镜结果，研究人员发现ANKFY1的耗竭会影响自噬体的生长和闭合。

　　为了更进一步探究ANKFY1在ATG2介导的脂质转运过程中的功能，研究团队尝试生化重建脂质转运这一生物学过程，在体外建立了基于FRET（荧光共振能量转移）的脂质转运体系-Lipid transfer assay。利用该体系并结合蛋白-脂质体共漂浮实验和动态光散射技术，研究人员发现ANKFY1可以通过其FYVE结构域结合富含PI3P的脂质体，帮助ATG2A锚定在膜表面，并促进ATG2在包含PI3P的脂质体间传输脂质。

　　最后，研究团队发现细胞内ANKFY1耗竭导致自噬体上PI3P含量下降，与ATG2耗竭或UVRAG（介导内体PI3P生成）耗竭的表型一致。这些数据表明，在自噬激活时，ATG2与ANKFY1可能将PI3P脂质从内体转移到自噬体膜结构上。

　　钟清课题组硕士毕业生魏彬、傅宇辉博士、李秀芝博士为本文的共同第一作者，钟清教授、留筱厦副研究员为本文的共同通讯作者。