Atg2蛋白在將前自噬體膜束縛到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的作用
博士后哲也小谷,副仁Nakatogawa教授,名譽(yù)大隅良典教授和東京工業(yè)大學(xué)的同事們分析了署理蛋白Atg2,其功能是以前未知的,并已發(fā)現(xiàn)Atg2期間系繩自噬體膜前到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬體形成。
自噬是降解細(xì)胞成分(如蛋白質(zhì),核糖核酸(RNA)和細(xì)胞器)的機(jī)制,從酵母到人類都是高度保守的。當(dāng)諸如營養(yǎng)物饑餓等應(yīng)激誘導(dǎo)自噬時,出現(xiàn)稱為隔離膜的扁平膜囊泡并且球狀擴(kuò)張以吞噬待降解的物質(zhì),閉合形成稱為自噬體的雙膜囊泡(圖1)。
完成的自噬體然后與溶酶體或液泡融合,自噬體內(nèi)的物質(zhì)被溶酶體或液泡內(nèi)的酶降解。已經(jīng)鑒定了許多在自噬體形成中起作用的Atg蛋白質(zhì)。然而,個體Atg蛋白在膜形成中的特定作用仍然知之甚少,自噬體形成機(jī)制的細(xì)節(jié)尚未闡明。
研究成果概述
該研究小組分析了Atg2的功能,Atg2是一種Atg蛋白,在芽殖酵母Saccharomyces cerevisiae中的自噬體形成中發(fā)揮作用。Atg2是由1,592個氨基酸組成的大蛋白質(zhì),但不基于氨基酸序列預(yù)測任何功能結(jié)構(gòu)域。眾所周知,Atg2與Atg18形成復(fù)合物,Atg18是一種與磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)結(jié)合的蛋白質(zhì),這是Atg蛋白質(zhì)中最后一個定位于自噬體形成位點(diǎn)的蛋白質(zhì)。但是,它的具體功能仍然未知。
不同生物體之間Atg2 氨基酸序列的比較揭示了N-和C-末端區(qū)域高度保守。然后該小組制備了許多Atg2變體,重點(diǎn)關(guān)注這兩個區(qū)域,并評估了自噬活性。結(jié)果,他們發(fā)現(xiàn)對于Atg2功能至關(guān)重要的區(qū)域存在于N-和C-末端區(qū)域。
此外,通過使用從酵母細(xì)胞和脂質(zhì)體(人工膜囊泡)純化的Atg2的體外實(shí)驗(yàn),該組證明Atg2的N-和C-末端區(qū)域都具有結(jié)合膜的能力,并且Atg2將兩者結(jié)合。通過這兩個膜結(jié)合區(qū)域?qū)⒛そY(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。他們還發(fā)現(xiàn),C末端區(qū)域是Atg18與含有PI3P的膜結(jié)合所必需的,并且Atg2-Atg18復(fù)合物需要定位到自噬體形成的位點(diǎn)。
相比之下,他們證明了在Atg2-Atg18復(fù)合物定位于自噬體形成位點(diǎn)后,N末端區(qū)域起著至關(guān)重要的作用,并且它可能參與Atg2與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)合。因此,該小組提出了一種模型,即Atg2將前自噬體膜(自噬體前體)系到內(nèi)質(zhì)網(wǎng),啟動自噬體形成,并介導(dǎo)膜擴(kuò)增(圖2)。
未來發(fā)展
盡管具有雙膜結(jié)構(gòu)的自噬體的形成是自噬的最獨(dú)特特征,但是關(guān)于該過程仍存在許多問題,例如膜來自何處以及如何供應(yīng)。以前的報道表明,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為自噬體的形成提供了膜。與該模型一致,該研究證明了Atg2束縛前自噬體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的可能性。
然而,膜擴(kuò)張的機(jī)制,例如脂質(zhì)如何從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到前自體體膜,仍然是未知的。詳細(xì)分析內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Atg2結(jié)合的位置以及在自體前體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的束縛后發(fā)生的情況預(yù)計會導(dǎo)致解析膜擴(kuò)張的機(jī)制。
據(jù)報道,自噬與各種疾病如神經(jīng)變性和癌癥有關(guān)。了解自噬體形成的機(jī)制預(yù)計將為發(fā)現(xiàn)治療這種自噬相關(guān)疾病的藥物提供基礎(chǔ)信息。
推薦內(nèi)容
-
心理知識:愛發(fā)脾氣的女人好嗎
生活中,不管我們在跟自己獨(dú)處還是跟別人相處的過程中其實(shí)我們會發(fā)現(xiàn)心理對一個人的影響是很大的。因此當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)自己有心理疾病的傾向...
-
為什么病毒需要重新分類及其對生物技術(shù)的影響
新的研究表明,從結(jié)構(gòu)上看待病毒的方式將需要重新改造,因?yàn)樗鼈儗?shí)際上以比以前理解的更多的模式進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化。這些發(fā)現(xiàn)可能會對它們的...
-
捕風(fēng)捉影!?具體什么情況呢 吃素與心腦血管病沒有必然聯(lián)系!
面對流言,希望我們第一時間想到的是尋找官方回應(yīng)。而不是著急著把流言傳播出去,畢竟現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的法律法規(guī)都出臺了,網(wǎng)絡(luò)上傳播謠言...
-
高清晰圖像中首次發(fā)現(xiàn)與糖尿病相關(guān)的蛋白質(zhì)
一組研究人員在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上發(fā)表了一項(xiàng)激動人心的研究報告,稱他們首次能夠以高清晰度的方式檢測一種重...
-
Boyce Thompson Institute推出新的植物基因組編輯數(shù)據(jù)庫
最近開發(fā)的基因編輯工具如CRISPR Cas使植物科學(xué)家能夠找出無數(shù)植物基因的功能。雖然這些研究最終可能導(dǎo)致作物的產(chǎn)生具有改善的特性,如
-
白醋洗頭發(fā)可以讓頭發(fā)變黑?很多人想問
相信很多人都被“誤導(dǎo)”過。因?yàn)楝F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)信息非常豐富和更新迅速,還沒等我們了解事情的詳情,下一秒就又反轉(zhuǎn)了。所以大家在獲取信息...
-
心理知識:心理學(xué)超限效應(yīng)如何運(yùn)用
社會的發(fā)展越來越快,大家現(xiàn)在也慢慢開始關(guān)注一個人的心理健康。因?yàn)橥饨缡挛锏木薮笞兓?,很多人跟不上變化的腳步就會產(chǎn)生心理落差感從...
-
新研究揭示脊髓再生的奧秘
最近,海洋生物實(shí)驗(yàn)室(MBL)的科學(xué)家已經(jīng)確定了蠑螈中的基因調(diào)控元件,當(dāng)它們被激活時,允許神經(jīng)管和相關(guān)神經(jīng)纖維在嚴(yán)重脊髓損傷后進(jìn)行功能
-
心理知識:研究發(fā)現(xiàn)悲傷持續(xù)時間最長
日常生活中,我們會發(fā)現(xiàn)一個高情商的人是很受歡迎的。那么如何做一個情商高的人呢?其實(shí)只要懂得一點(diǎn)心理觀察,善于捕捉一些細(xì)節(jié),我們...
-
吳浩委員:加強(qiáng)社區(qū)全科醫(yī)生隊伍建設(shè)
24個月,走了11個?。▍^(qū)、市),參與了20起重大疫情的處置,這是新冠肺炎疫情來襲兩年間全國政協(xié)委員吳浩的戰(zhàn)疫足跡。 在全國新