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Plant Cell | 中山大学肖仕课题组揭示植物自噬发生调控新机理
2019-11-16

细胞自噬是维持真核生物细胞稳态的关键生物学过程,在调控植物生长发育及响应生物和非生物等逆境胁迫中发挥重要作用。但是迄今为止,对于自噬相关蛋白本身的调控机制所知甚少。


11月15日,中山大学肖仕教授课题组在The Plant Cell在线发表了题为 Arabidopsis SINAT Proteins Control Autophagy by Mediating Ubiquitylation and Degradation of ATG13 的研究论文,揭示了E3泛素连接酶SINAT家族蛋白通过介导植物自噬发生过程中ATG1-ATG13蛋白激酶复合体泛素化修饰和蛋白质稳定性,动态调控植物自噬发生的起始与终止。该研究首次阐明了ATG1-ATG13激酶复合体的稳态调控机制,为深入理解植物自噬发生的分子机理提供了重要的理论依据。



肖仕课题组通过精细的遗传学和生物化学分析,发现自噬蛋白激酶复合体成员ATG1和ATG13蛋白在营养缺陷及恢复条件下,其稳定性受26S蛋白酶体动态调控。在正常生长条件下,E3泛素连接酶SINAT1和SINAT2与自噬起始复合体中的ATG13蛋白相互作用,通过K48连接的泛素化修饰,促进ATG13蛋白的降解,从而抑制自噬过程的发生。在营养缺陷条件下,SINAT6则通过竞争性结合ATG13,抑制ATG13蛋白的泛素化降解,促进自噬发生。


深入研究表明,ATG13a蛋白中K607和K609两个关键的赖氨酸残基对于其泛素化及抑制自噬发生至关重要。进一步研究发现,TRAF1a和TRAF1b作为接头分子,参与了SINAT1/SINAT2及SINAT6对ATG13蛋白的稳定性调控。同时,该研究揭示了ATG1蛋白通过磷酸化修饰,在营养缺陷条件下反馈调节TRAF1接头分子蛋白的稳定性,进一步维持植物自噬发生水平的稳态(图1)。与其生理功能一致,拟南芥atg1a atg1b atg1c三突变体表现出提前衰老、对营养缺陷异常敏感、及TRAF1a蛋白稳定性下降的表型。该论文揭示了拟南芥SINAT家族蛋白通过介导ATG13蛋白的泛素化修饰和稳定性,影响植物自噬发生的分子机制,具有重要的科学意义。


        图1. SINAT蛋白调控植物自噬发生的模式图



肖仕课题组士后齐华客座研究员黎娟为论文的共同第一作者, 肖仕教授为论文的独立通讯作者湖南农业大学周清明教授团队参与了该论文部分工作该课题研究由国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金面上和青年科学基金项目和中山大学“三大建设”专项项目资助。


论文链接:
http://www.plantcell.org/content/early/2019/11/15/tpc.19.00413

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