近日，我校生命科學學院肖仕教授課題組在植物學知名期刊The Plant Cell在線發(fā)表了題為“Arabidopsis SINAT Proteins Control Autophagy by Mediating Ubiquitylation and Degradation of ATG13”的研究論文，揭示了E3泛素連接酶SINAT家族蛋白通過介導植物自噬發(fā)生過程中ATG1-ATG13蛋白激酶復合體泛素化修飾和蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，動態(tài)調(diào)控植物自噬發(fā)生的起始與終止。該研究首次闡明了ATG1-ATG13激酶復合體的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機制，為深入理解植物自噬發(fā)生的分子機理提供了重要的理論依據(jù)。
細胞自噬是維持真核生物細胞穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵生物學過程，在調(diào)控植物生長發(fā)育及響應(yīng)生物和非生物等逆境脅迫中發(fā)揮重要作用。但是迄今為止，對于自噬相關(guān)蛋白本身的調(diào)控機制所知甚少。
SINAT蛋白調(diào)控植物自噬發(fā)生的模式圖
肖仕教授課題組通過精細的遺傳學和生物化學分析，發(fā)現(xiàn)自噬蛋白激酶復合體成員ATG1和ATG13蛋白在營養(yǎng)缺陷及恢復條件下，其穩(wěn)定性受26S蛋白酶體動態(tài)調(diào)控。在正常生長條件下，E3泛素連接酶SINAT1和SINAT2與自噬起始復合體中的ATG13蛋白相互作用，通過K48連接的泛素化修飾，促進ATG13蛋白的降解，從而抑制自噬過程的發(fā)生。在營養(yǎng)缺陷條件下，SINAT6則通過競爭性結(jié)合ATG13，抑制ATG13蛋白的泛素化降解，促進自噬發(fā)生。深入研究表明，ATG13a蛋白中K607和K609兩個關(guān)鍵的賴氨酸殘基對于其泛素化及抑制自噬發(fā)生至關(guān)重要。進一步，研究發(fā)現(xiàn)TRAF1a和TRAF1b作為接頭分子，參與了SINAT1/SINAT2及SINAT6對ATG13蛋白的穩(wěn)定性調(diào)控。同時，該研究揭示了ATG1蛋白通過磷酸化修飾，在營養(yǎng)缺陷條件下反饋調(diào)節(jié)TRAF1接頭分子蛋白的穩(wěn)定性，進一步維持植物自噬發(fā)生水平的穩(wěn)態(tài)（如上圖所示）。與其生理功能一致，擬南芥atg1a atg1b atg1c三突變體表現(xiàn)出提前衰老、對營養(yǎng)缺陷異常敏感、及TRAF1a蛋白穩(wěn)定性下降的表型。該論文揭示了擬南芥SINAT家族蛋白通過介導ATG13蛋白的泛素化修飾和穩(wěn)定性，影響植物自噬發(fā)生的分子機制，具有重要的科學意義。
該課題研究由國家杰出青年科學基金項目、國家自然科學基金面上和青年科學基金項目和中山大學“三大建設(shè)”專項項目資助。博士后齊華和客座研究員黎娟為論文的共同第一作者, 肖仕教授為論文的獨立通訊作者，湖南農(nóng)業(yè)大學周清明教授團隊參與了該論文部分工作。
