新的穿膜蛋白189（TMEM189））调控细胞自噬的分子机制以及在肿瘤发生发展中的作用

Transmembrane protein 189 (TMEM189) was first identified as a novel human gene related with autophagy in our laboratory. The gene is evolutionarily conserved and widely expressed. It is localized to the endoplasmic reticulum. Our previous studies have shown that the overexpression of TMEM189 can inhibit starvation- or Rapamycin-induced autophagy, while knockdown of TMEM189 can increase autophagy with the steady and stress state. Further studies have shown that TMEM189 can interact with ULK1, promote the decay of ULK1 and increase its instability, suggesting that TMEM189 may negatively regulate autophagy by targeting ULK1 signaling pathway. On the basis of previous studies, this subject intends to further elaborate the molecular mechanism of TMEM189-regulating autophagy in normal and stressed states by using various molecular cell biology techniques, combined with Tmem189 gene knockout mice and tumor animal models. We will further demonstrate the role of TMEM189-ULK1 signaling pathway in maintaining autophagy homeostasis and its pathophysiological significance. These achieved results are expected to provide new content for the complex autophagy regulatory network and have important theoretical significance and potential application value.

穿膜蛋白189(Transmembrane protein 189，TMEM189)是本室鉴定的新的细胞自噬相关分子，该基因进化保守，表达广泛，定位于内质网。前期的研究证明，TMEM189在细胞的高表达能够抑制饥饿或Rapamycin诱导的自噬，敲减TMEM189则能够增加常态以及应激状态的细胞自噬。进一步的研究证明TMEM189能够与ULK1相互作用，促进ULK1的衰变，增加其不稳定性，证明TMEM189可能通过靶向ULK1信号通路负向调控自噬。本课题拟在前期研究的基础上，进一步利用多种分子细胞生物学技术，结合Tmem189基因敲除小鼠以及肿瘤动物模型等，系统阐述TMEM189在正常和应激状态下调控自噬过程的分子机制，证明TMEM189-ULK1信号通路在维持自噬稳态中的作用以及病理生理意义。这些研究成果的取得，有望为复杂的自噬网络调控提供新的内容，具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

穿膜蛋白189（(Transmembrane protein 189，TMEM189），也称为缩醛磷脂乙醇胺去饱和酶1（Plasmanylethanolamine Desaturase 1，PEDS1），定位于内质网外膜，是合成缩醛磷脂（plasmalogen）的关键酶。本研究首次证明TMEM189/PEDS1在细胞自噬中的负向调控作用以及分子机制，研究发现，TMEM189多种自噬诱导剂作用下表达下调，敲减TMEM189能够促进细胞的自噬并作用于自噬的上游。分子机制的研究证明，TMEM189的N端(1-45氨基残基）能够与ULK1的S/T结构域相互作用，阻断ULK1与TRAF6 的结合反应，抑制TRAF6 靶向ULK1的Lys63多聚泛素化，下调ULK1蛋白稳态及其激酶活性，抑制ULK1结合ATG13的能力，干扰ULK1复合物的组装以及BECN1复合物的活性，抑制自噬体的合成，该研究为参与自噬启动的ULK1精细调控网络增添了新的内容和线索。进一步的研究发现TMEM189调控的细胞自噬对肿瘤的发生发展具有促进和抑制双重作用，具有细胞特异性。另外的研究发现，Tmem189基因全身敲除纯合子小鼠的胚胎形成明显缺陷，而少量生后发育成熟的Tmem189 纯合子小鼠不能繁殖，出现多个组织器官发育障碍，如精子的发育异常、神经系统功能紊乱以及脂代谢异常等；我们制备了Tmem189基因条件性敲除小鼠，为进一步从不同层面研究TMEM189/PEDS1 的病理生理学作用奠定了基础。