2024年1月20日，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系,、華中科技大學(xué)細(xì)胞架構(gòu)研究中心丁彬彬教授課題組在Nature Communications發(fā)表題為ATG14 targets lipid droplets and acts as an autophagic receptor for syntaxin18-regulated lipid droplet turnover的研究論文，揭示了自噬蛋白ATG14定位脂滴,，調(diào)控脂滴自噬的機(jī)制和功能。
脂滴是一種單層磷脂膜包裹的細(xì)胞器,，主要負(fù)責(zé)存貯中性脂如甘油三酯,、膽固醇等。研究發(fā)現(xiàn)脂滴在抗病毒和細(xì)菌感染免疫反應(yīng)中也發(fā)揮著重要作用,。成熟的脂滴可通過脂解（lipolysis）和脂滴自噬（lipophagy）兩種途徑降解,。脂滴自噬屬于選擇性自噬，通過自噬體特異性的識別和包裹脂滴,，并與溶酶體融合降解,。最新的研究發(fā)現(xiàn)氧化固醇結(jié)合蛋白相關(guān)蛋白8（ORP8）作為脂滴自噬的特異性受體，介導(dǎo)自噬體對脂滴的識別,。然而,，是否還有其他定位在脂滴上的蛋白可以作為受體介導(dǎo)自噬體對脂滴的特異性識別還有待進(jìn)一步探索。鑒定新的脂滴自噬受體,，并闡明其作用機(jī)制和生理功能,，對于更深入系統(tǒng)的了解脂滴自噬的發(fā)生機(jī)制和功能有著重要的意義,。
ATG14是自噬起始復(fù)合物PI3KC3-C1的重要成員，與VPS34,、Beclin1和p150形成PI3KC3-C1復(fù)合物,，介導(dǎo)磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P）的產(chǎn)生，以此來啟動自噬前體的形成,。在最終自噬體與溶酶體融合的過程中,，多聚狀態(tài)的ATG14直接與STX17-SNAP29復(fù)合物結(jié)合，促進(jìn)自噬體與溶酶體融合,。除了與自噬體膜結(jié)合外,，ATG14還被發(fā)現(xiàn)可能定位于脂滴上。在動物水平上,，ATG14的缺失會減弱肝臟自噬并升高甘油三酯濃度,，而過表達(dá)ATG14會導(dǎo)致甘油三酯濃度降低。然而ATG14能否定位脂滴及其靶標(biāo)機(jī)制目前還不清楚,，ATG14定位脂滴在脂滴自噬激活過程中扮演怎樣的角色還有待研究。
本研究中,，丁彬彬課題組利用免疫熒光和免疫金電鏡等技術(shù)發(fā)現(xiàn)ATG14可以定位脂滴,。過表達(dá)ATG14導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂滴數(shù)目和甘油三酯含量顯著下降，這一過程依賴于細(xì)胞自噬,。GST-pull down和Co-IP等實(shí)驗(yàn)證明ATG14與多個LC3/GABARAPs家族蛋白相互作用,。分析氨基酸序列和突變試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ATG14通過其自身的LC3/GABARAPs結(jié)合域（LC3 interaction region, LIR）與LC3相互作用。接下來作者發(fā)現(xiàn)在Atg14 KO細(xì)胞中回補(bǔ)野生型ATG14會導(dǎo)致細(xì)胞中脂滴數(shù)量和甘油三酯含量減少,，而回補(bǔ)LIR突變體沒有影響,，說明ATG14作為自噬受體介導(dǎo)脂滴自噬的發(fā)生。進(jìn)一步研究鑒定出Syntaxin 18（STX18）定位于脂滴,，做為脂滴自噬的負(fù)調(diào)控因子,。STX18與ATG14直接相互作用，抑制PI3KC3-C1復(fù)合物的形成和ATG14-LC3的相互作用,，從而阻止脂滴自噬的發(fā)生,。最后，本研究還發(fā)現(xiàn)冠狀病毒M蛋白可以劫持STX18,，抑制STX18-ATG14的相互作用,，誘導(dǎo)ATG14介導(dǎo)的脂滴自噬降解脂滴定位的抗病毒蛋白Viperin，抑制宿主抗病毒反應(yīng),。
模式圖：ATG14定位脂滴,，作為受體介導(dǎo)脂滴自噬。STX18通過與ATG14相互作用抑制脂滴自噬,。
本研究揭示了ATG14-STX18調(diào)控脂滴自噬的發(fā)生機(jī)制,，及其在抗病毒反應(yīng)中的重要作用,，為后續(xù)更深入的探索脂滴自噬在病毒感染中的作用及研發(fā)抗病毒藥物提供理論基礎(chǔ)。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2019級博士研究生袁楨,、湖北疾病預(yù)防控制中心蔡昆和藥學(xué)院李佳佳為本文共同第一作者,，丁彬彬教授為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目,、重大研究計(jì)劃“細(xì)胞器互作網(wǎng)絡(luò)及其功能研究”培育項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目的資助,。
丁彬彬教授近年來以通訊作者在國際期刊發(fā)表5篇研究論文，其中包括Nature Communications（2024）,、EMBO Journal（2023）,、Cell Reports（2023）、Cell Discovery（2023）及美國微生物學(xué)會旗艦期刊mBio（2022）?，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室因?yàn)榘l(fā)展需要招聘博士后（年薪35-45萬）和科研助理（年薪10-15萬）,，歡迎感興趣的學(xué)生/學(xué)者郵件來詢（[email protected]）
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-44978-w
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