磷酸化Atg3 对肿瘤细胞自噬的调节机制研究

Autophagy is an evolutionarily conserved process for lysosomal recycling of cytoplasmic material. Atg proteins are required for the induction of autophagy. Recently, it has been reported that the activation of Atg proteins depend on the protein modification, for example, atg5 and atg8's acetylation.What's more, we found that cytosolic XBP-1u is a mediator of autophagy. Endogenous XBP-1u was phosphorylated by ERK1/2 in response to glutamine starvation. The phosphorylated XBP-1u induce FoxO1 degradation to influence the autophagic process. Therefore, our research will focus on the relationship between autophagy induction and protein post-translational modifications, especially phosphorylation of atg3. Identification of regulatory modifications of autophagy related proteins will gave the way to providing valuable targets for therapeutic intervention in tumor.

自噬的诱导是依赖于一系列的自噬相关蛋白质协同作用的结果。而除了少部分蛋白质，绝大多数的自噬相关蛋白质表达量是不变的。那么这些蛋白质如何被激活是相关领域科学家研究的重点。而近年来的一些研究发现，有些自噬相关蛋白质的翻译后修饰是其发挥功能的前提条件。在我们的前期工作中，也发现了在自噬过程中起重要作用的蛋白质的磷酸化修饰与自噬之间存在着联系，其中磷酸激酶ERK发挥了重要的作用。因此，我们的研究内容和目标将主要集中在蛋白质的翻译后修饰与细胞自噬的关系，探讨诱导自噬发生的蛋白质的翻译后修饰作用，尤其是磷酸化atg3 的作用。并探讨蛋白质修饰与细胞自噬在肿瘤发生中的作用，为将来治疗肿瘤提供理论基础。

在该项基金的支持下，我们有如下发现：1.作为细胞自噬过程中的一个E2样酶，自噬相关蛋白Atg3在Atg8/LC3的酯化反应中扮演了至关重要的角色。然而除了参与细胞自噬过程，Atg3的其他功能还不为人们所了解。我们发现，Atg3在正常情况下相对稳定，但是在DNA损伤过程中，Atg3蛋白第203位的酪氨酸被FAK激酶磷酸化并大量地降解。进一步研究发现，DNA损伤时ATG3可通过与有丝分裂相关蛋白BAG3相结合，发挥诱导细胞有丝分裂灾难的功能。2.我们发现在DNA双链断裂损伤的情况下，细胞自噬的缺失会导致p62的大量聚积，而p62可以直接与DNA修复中重要E3连接酶RNF168发生直接相互作用并抑制RNF168的活性，由此导致组蛋白泛素化的减少，使得DNA修复蛋白不能被招募到DNA损伤位点，导致DNA损伤修复不能正常进行，最终增强了放疗对自噬缺乏肿瘤细胞的敏感性。3.自噬作为利于细胞生存的途径，当其丧失时却能导致肿瘤发生，这很难从理论上解释。我们的研究发现，在谷氨酰胺缺乏情况下，自噬缺陷的肿瘤细胞存在着比野生型细胞更多的胞外氨基酸摄取。此后，我们发现了一系列与自噬缺陷导致氨基酸摄取增强的相关AAT（氨基酸转运）蛋白。在探究AAT基因表达谱变化的转录调节机制时，我们发现，自噬缺陷的细胞中转录因子NRF2会被激活并且表达量增加。NRF2可与组蛋白去乙酰化酶SIRT6竞争性的与转录因子ATF4结合，进而造成SIRT6在染色体上的招募减少，引起组蛋白H3K56乙酰化的增加，从而使转录因子ATF4活性增加，诱导AAT基因表达增加。基金标注论文共发表论文7篇，包括Mol Cell, Autophagy等。