高等生物自噬機制研究新進展

2010年6月29日，北京生命科學研究所張宏實驗室在Cell雜志上以Featured Article形式發表題為“C. elegans screen identifies autophagy genes specific to multicellular organisms.”的文章。

細胞自噬作用是真核細胞中一種高度保守的降解過程。在這一過程中，細胞質中的內含物包括蛋白聚合體以及組織、器官等會被一個雙層膜結構的囊泡包裹，這個囊泡叫做自噬小體，自噬小體形成后即被運送到液泡或溶酶體中被降解，其中的物質被循環利用。這一過程可以協助細胞在各種壓力脅迫狀態下得到緩解。

對于細胞自噬作用分子機制的了解幾乎都來源于對酵母的研究。但是我們對于真核高等生物中特異的重要自噬組分卻知之甚少。本文中，我們利用線蟲作為模式生物進行遺傳篩選，得到了4個多細胞動物特異的自噬基因，分別命名為epg-2, -3, -4, -5 （ectopic PGL granules）。epg-2編碼線蟲特異的蛋白，epg-3, -4, -5編碼的蛋白在哺乳動物中很保守，但在酵母中卻沒有。遺傳分析證明這四個基因分別作用于自噬作用的不同步驟。 EPG-2調控PGL顆粒被自噬小體的特異識別和運輸， 而哺乳動物中的同源基因EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, EPG-5/mEPG5也被證實參與饑餓誘導的自噬作用。VMP1是通過控制Ω小體的形成時間來調控自噬小體的形成。EI24 和 mEPG5 是形成可降解的自噬-溶酶小體所必需的。這項研究為讓我們對高等生物中自噬機制有了進一步了解，自噬小體的形成需要經過誘導，延伸以及成熟的過程。我們建立了線蟲這一多細胞生物的遺傳研究模型，來分析自噬的通路。本文的研究提供了一個遺傳學研究的平臺，幫助我們理解和研究在哺乳動物細胞中基礎水平的自噬作用以及選擇性自噬通路。同期Cell雜志專門為該文發表了一篇題為“Autophagy shows its animal side.”的評述文章。

北京生命科學研究所博士生田燁，技術員李志鵬，清華大學的胡晚秋和NIBS博士生任海燕為該文章共同*作者， 論文的其他作者有田娥， 趙玉， 路群，黃鑫欣，楊培國，李昕，王曉晨博士，匈牙利的Attila L. Kovács博士。清華大學的俞立博士和北京生命科學研究所的張宏博士為本文的共同通訊作者，項研究由科技部863項目資助，在北京生命科學研究所完成。