自噬关键激酶ULK1及其新底物FUNDC1共同调节线粒体自噬的机制研究

Dysfunction of mitophagy in ULK1 knockout mice shows defects in blood cell maturation, suggesting the specific role of ULK1 in mitophagy. However, the substrate (s) of ULK1 and its mechanism of action remain unclear. We recently identified Fundc1 as a new mitophagy receptor and demonstrated that ULK1 expression is upregulated by either hypoxia or FCCP. When mitochondrial autophagy occurs, ULK1 translocates to mitochondria, while the level of serine phosphorylation of FUNDC1 increases. We are intereted in investigating the relationship between ULK1 and FUNDC1 in the mitophagy pathway. We are investigating whether FUNDC1 is the mitochondrial substrate of ULK1 kinase and how they cooperatively regulate mitochondrial autophagy. We are studying the interaction domain in FUNDC1 as well as the role of its phosphorylation site in the mitophagy pathway and revealing the molecular mechianism of ULK1-FUNDC1 in the mitophagy pathway. Our study will provide new insights for the mitophagy regulation mediated by ULK1 and FUNDC1.

自噬激酶ULK1敲除引起线粒体自噬障碍导致红细胞成熟异常，提示ULK1在线粒体自噬性中的特异作用，但具体机理待研究。近期我们发现FUNDC1是一个新的线粒体自噬受体；预实验表明低氧或FCCP诱导ULK1上调并向受损线粒体转位，FUNDC1和ULK1互作并被磷酸化，这些发现在国内外尚无报导，我们推测“ULK1直接作用于FUNDC1共同调节线粒体自噬”。本课题拟采用荧光和电镜成像、基因沉默、免疫共沉淀和磷酸化等技术，研究线粒体自噬过程中ULK1和FUNDC1的相互作用，鉴定FUNDC1上和ULK1互作的核心氨基酸，构建FUNDC1互作突变体，磷酸化失、激活质粒，并研究它们在ULK1转位及ULK1调节线粒体自噬中的作用。利用ULK1敲除细胞系研究ULK1是否为低氧、FCCP诱导的线粒体自噬所必需。本课题将明确ULK1和FUNDC1在调节线粒体自噬过程中的内在联系，为了解线粒体自噬的机理提供帮助。

项目背景：自噬激酶ULK1敲除引起线粒体自噬障碍导致红细胞成熟异常，提示ULK1在线粒体自噬性中的特异作用，但具体机理待研究。近期我们发现FUNDC1是一个新的线粒体自噬受体，其如何与自噬系统相联系，并如何被激活亦不清楚。.主要研究内容：1，证明诱导线粒体自噬发生时，FUNDC1 是ULK1 的底物。2，研究FUNDC1 在ULK1 转位及在ULK1 调节线粒体自噬中的关键作用。3，研究ULK1 和FUNDC1（持续磷酸化突变体）在线粒体选择性自噬中的作用。4，研究ULK1 和 FUNDC1 协同调控线粒体自噬的机制。.重要结果：1，发现ULK1在缺氧和FCCP诱导的线粒体自噬中上调并且向线粒体转位。2，线粒体自噬受体FUNDC1是ULK1的新底物。3，FUNDC1 (N118A) 阻止它和ULK1的结合并且抑制ULK1往线粒体转位和线粒体自噬。4，磷酸化FUNDC1的17位氨基酸能挽救ULK1缺失导致的线粒体自噬缺陷。5，ULK1和FUNDC1协同调控线粒体自噬。.科学意义：本课题明确了ULK1和FUNDC1在调节线粒体自噬过程中的内在联系，为了解线粒体自噬的机理提供新的线索和认识。