SIRT4通过ULK1正向调节自噬过程，但其调节机制独立于HDAC6和OPA1

《FEBS Open Bio》：SIRT4 positively regulates autophagy via ULK1, but independently of HDAC6 and OPA1

SIRT4通过AMPK/mTORC1-ULK1通路正调控应激诱导的自噬起始。突变体SIRT4(H161Y)抑制LC3B-II上调及自噬流，与HDAC6、OPA1无直接关联，但通过增加ULK1磷酸化（S638/S758）抑制自噬起始。

　　细胞自噬是一种关键的细胞过程，它通过降解和回收细胞内成分来维持细胞稳态。自噬在多种细胞内外的应激条件下被触发，包括受损的细胞器，如线粒体，这些线粒体通过线粒体自噬（mitophagy）进行降解，以保持线粒体的稳态和功能。自噬可以分为四个阶段：启动、延伸、成熟以及自噬体与溶酶体的融合和内容物的降解。启动阶段由ULK1启动复合体调控，而ULK1的活性受到mTORC1的调控，mTORC1通过磷酸化ULK1的特定丝氨酸残基（如S758和S638）抑制其功能，从而阻碍自噬的启动。

SIRT4是一种与自噬和线粒体质量控制相关的组蛋白脱乙酰酶。SIRT4通过与线粒体中的GTP酶OPA1相互作用，稳定其长型（OPA1-L）形式，促进线粒体融合，从而抑制线粒体自噬。此外，SIRT4还通过抑制MAPK介导的DRP1的磷酸化和激活，影响线粒体分裂过程。然而，SIRT4在不同应激条件下调控自噬和线粒体自噬的具体机制仍不清楚。

在本研究中，我们使用不同的自噬和线粒体自噬诱导剂，如CoCl?诱导的伪缺氧、CCCP和寡霉素引发的线粒体膜电位下降，以及雷帕霉素引发的mTORC1抑制，来探讨SIRT4在调控自噬和线粒体自噬中的作用。我们发现，表达催化活性丧失的SIRT4突变体SIRT4(H161Y)的细胞在这些应激条件下无法上调LC3B-II的水平，这表明SIRT4对自噬的启动和早期阶段具有促进作用。LC3B-II的生成是自噬过程的一个重要标志，其在自噬体形成过程中从胞质形式（LC3-I）转化为脂化形式（LC3-II）。

我们还发现，SIRT4(H161Y)的表达不仅抑制了LC3B-II的上调，还降低了自噬和线粒体自噬的通量。这种现象无法通过抑制HDAC6或OPA1来恢复，而HDAC6和OPA1都是SIRT4的相互作用蛋白。这表明，SIRT4对自噬和线粒体自噬的调控可能并不依赖于这些蛋白。此外，使用BafA1抑制自噬体与溶酶体的融合，也无法恢复SIRT4(H161Y)表达细胞中LC3B-II的水平，这进一步表明SIRT4(H161Y)可能在自噬的早期阶段抑制了自噬的启动。

研究还发现，SIRT4(H161Y)促进了ULK1在S758和S638位点的磷酸化，这两个位点是mTORC1的靶点，与ULK1功能的抑制和自噬的启动受阻有关。这表明SIRT4可能通过调控ULK1的磷酸化状态来影响自噬的启动过程。我们的研究结果支持SIRT4在ULK1依赖的自噬早期调控中起正向作用，这可能与AMPK/mTORC1信号通路有关。

此外，我们还探讨了SIRT4与HDAC6和OPA1的相互作用是否会影响自噬的调控。尽管SIRT4(H161Y)的表达会导致HDAC6的水平升高，但这种升高并未恢复自噬通量。同样，OPA1的抑制剂MYLS22也无法显著恢复自噬和线粒体自噬的通量。这些结果表明，SIRT4对自噬和线粒体自噬的调控并不依赖于这些相互作用蛋白。

SIRT4对自噬的调控还可能与代谢过程有关。SIRT4可能通过抑制GDH的活性，影响细胞内AMP/ATP的比例，从而激活AMPK，促进自噬的启动。这种机制可能与SIRT4的酶活性有关，因为GDH的活性受到SIRT4的ADP-核糖基化作用的影响。此外，SIRT4还可能通过AMPKα-p53信号通路促进自噬。

本研究的结果表明，SIRT4在自噬和线粒体自噬的调控中起着重要作用，尤其是在早期阶段。SIRT4的正向调控作用可能通过其酶活性和对AMPK/mTORC1信号通路的影响实现。尽管SIRT4与HDAC6和OPA1的相互作用在自噬调控中可能具有一定的作用，但我们的研究结果表明，这些相互作用并非导致自噬通量下降的关键因素。

综上所述，SIRT4在自噬和线粒体自噬的调控中具有正向作用，尤其是在早期阶段。SIRT4可能通过其酶活性和对ULK1的调控来促进自噬的启动。然而，其与AMPK/mTORC1信号通路的具体相互作用机制仍需进一步研究。这些发现不仅加深了我们对SIRT4在细胞自噬调控中的理解，也为相关疾病的治疗提供了新的思路。