高等生物自噬機(jī)制研究新進(jìn)展

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

細(xì)胞自噬作用是真核細(xì)胞中一種高度保守的降解過程。在這一過程中，細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)含物包括蛋白聚合體以及組織、器官等會(huì)被一個(gè)雙層膜結(jié)構(gòu)的囊泡包裹，這個(gè)囊泡叫做自噬小體，自噬小體形成后即被運(yùn)送到液泡或溶酶體中被降解，其中的物質(zhì)被循環(huán)利用。這一過程可以協(xié)助細(xì)胞在各種壓力脅迫狀態(tài)下得到緩解。

對于細(xì)胞自噬作用分子機(jī)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(jìn)行遺傳篩選，得到了4個(gè)多細(xì)胞動(dòng)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(dòng)物中很保守，但在酵母中卻沒有。遺傳分析證明這四個(gè)基因分別作用于自噬作用的不同步驟。 EPG-2調(diào)控PGL顆粒被自噬小體的特異識(shí)別和運(yùn)輸， 而哺乳動(dòng)物中的同源基因EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, EPG-5/mEPG5也被證實(shí)參與饑餓誘導(dǎo)的自噬作用。VMP1是通過控制Ω小體的形成時(shí)間來調(diào)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(xiàng)研究為讓我們對高等生物中自噬機(jī)制有了進(jìn)一步了解，自噬小體的形成需要經(jīng)過誘導(dǎo)，延伸以及成熟的過程。我們建立了線蟲這一多細(xì)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(gè)遺傳學(xué)研究的平臺(tái)，幫助我們理解和研究在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中基礎(chǔ)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(fā)表了一篇題為“Autophagy shows its animal side.”的評述文章。

北京生命科學(xué)研究所博士生田燁，技術(shù)員李志鵬，清華大學(xué)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(xué)的俞立博士和北京生命科學(xué)研究所的張宏博士為本文的共同通訊作者，項(xiàng)研究由科技部863項(xiàng)目資助，在北京生命科學(xué)研究所完成。