自噬起始复合物的进化演变：Atg101依赖性减弱与Atg13-Atg9互作机制重塑

本研究由来自日本的研究团队开展，聚焦自噬起始复合物ULK/Atg1在真核进化中的结构演变。通过跨物种BLAST分析及酵母双杂交实验，发现Holomycota谱系中ATG101的丢失与ATG29-ATG31的获得相关，并揭示Atg13帽状结构演化先于ATG101丢失。研究证实Atg101在哺乳动物中不可或缺，但在部分真菌（如米曲霉）中Atg13-Atg9互作不再依赖Atg101，且Komagataella phaffii中Atg101与Atg31协同调控自噬进程。这些发现揭示了自噬核心机器的适应性进化机制。

　　

细胞通过巨自噬（macroautophagy/autophagy）这一进化保守的降解途径，利用自噬体（autophagosome）清除胞质物质。自噬体形成起始阶段，ULK/Atg1复合物（ULK/Atg1 complex）作为支架平台，负责招募并调控下游ATG/Atg蛋白及携带ATG9/Atg9的囊泡。尽管该复合物功能关键，其组成却在演化过程中发生显著变化：哺乳动物的ULK复合物包含ULK1（或ULK2）、RB1CC1、ATG13和ATG101，而酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的Atg1复合物却缺乏Atg101，转而拥有Atg29与Atg31，并与Atg17协同作用。

本研究深入探讨了这一结构演变的机制。通过针对主要真核生物类群的BLAST分析，发现ATG101——在哺乳动物自噬中不可或缺的基因——在部分全真菌门（Holomycota）谱系中丢失，而其共同祖先则先获得了ATG29和ATG31。此外，Atg13蛋白“帽状结构”（cap structure）的演化早于ATG101的丢失。值得注意的是，某些全真菌门物种（如米曲霉Aspergillus oryzae和Komagataella phaffii）同时保留ATG101与ATG29–ATG31。

酵母双杂交（yeast two-hybrid）实验表明，在哺乳动物中ATG101为ATG13–ATG9互作所必需，但在米曲霉中却非必需，这可能是因为Atg9在Atg13上的结合位点发生了转移。在Komagataella phaffii中，atg101与atg31双缺失对饥饿诱导的自噬具有叠加抑制效应，且两者均参与Atg1复合体的组装。这些结果说明，Atg101在Atg13–Atg9互作及Atg1复合体组装中的功能重要性降低，最终导致其在部分全真菌门物种（包括酿酒酵母）中被自然淘汰。