研究揭示蛋白聚集體選擇性自噬調控的新機制

《細胞生物學雜誌》（The Journal of Cell Biology）於4月12日以Article形式在線發表了中國科學院遺傳與發育生物學研究所楊崇林研究組和郭偉翔研究組合作的研究論文The BEACH-containing protein WDR81 coordinates p62 and LC3C to promote aggrephagy（DOI： 10.1083/jcb.201608039）。該研究發現了蛋白聚集體通過選擇性自噬清除過程中新的調控因子，並揭示了其作用機制。

錯誤摺疊蛋白和蛋白聚集體的清除對於細胞穩態維持至關重要。蛋白聚集體可通過選擇性細胞自噬而被清除，此過程被稱為聚集體自噬(aggrephagy)。聚集體自噬由受體分子p62/SQSTM1與自噬體膜上的Atg8/LC3家族蛋白互作，對多泛素化蛋白識別而形成自噬體(autophagosome)，經與溶酶體融合後被降解。

楊崇林研究組在前期研究中，發現兩個從秀麗線蟲到人之間均為保守的蛋白：SORF-1/WDR91和SORF-2/WDR81。它們形成複合體，通過與磷脂醯肌醇3-磷酸激酶(PI3K)複合體的Beclin1亞基互作，進而抑制內吞體上PtdIns3P的生成，促進早期內吞體向晚期內吞體轉換，從而使細胞內靶向溶酶體的運輸得以順利進行(Liu K et. al.， J. Cell Biol. 212： 181-198， 2016)。該研究揭示了WDR81蛋白的一種新功能，即其作為銜接蛋白(Adaptor protein)，促進蛋白聚集體的選擇性自噬。這一功能不同於此前已發現的WDR81-WDR91複合體在溶酶體運輸通路的早-晚期內吞體轉換中的作用。該研究發現WDR81被招募到泛素化的蛋白聚集體上，其缺失導致泛素化蛋白及其受體p62在細胞內大量累積。研究發現，WDR81通過其N端結合p62，促進泛素化蛋白與p62的結合。另一方面，WDR81通過其BEACH結構域中的LIR motif 特異地結合LC3C，促進泛素化蛋白對LC3C的募集。因此，WDR81一方面促進受體分子對泛素化蛋白聚集體的識別，另一方面與自噬體膜上的LC3C發生互作，使泛素化的蛋白聚集體通過自噬而被清除。（www.bioeg.cn）

在特異性敲除WDR81小鼠的腦中，泛素化蛋白和p62 聚集體在皮層和紋狀體神經元中明顯累積，且新生小鼠的死亡率極高。人類WDR81突變可能導致CAMRQ2綜合征，其表現為小腦發育缺陷、智障，四肢爬行，但病理機制未知。楊崇林研究組此前的研究與本項研究結果表明，WDR81突變導致細胞內運輸障礙和變性蛋白聚集體的清除障礙，這可能是導致WDR81-相關的CAMRQ2綜合征的主要原因。

楊崇林和郭偉翔為該論文的共同通訊作者。楊崇林研究組博士生劉學釗、博士後李洋為該論文的共同第一作者。楊崇林研究組的王鑫提供了電鏡分析，蹇友理、高之揚、劉鍇和甘啟文參與細胞和生化分析。郭偉翔研究組的博士研究生邢如曉和湯常永參與小鼠腦組織切片的製備和分析。英國Plymouth大學教授羅壽青在蛋白相互作用的研究中給予了極大幫助。該研究由科技部、國家自然科學基金委以及中科院項目資助。

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