聚集体自噬新蛋白的鉴定与分子机制研究

Accumulation of toxic protein aggregates disturbs proteostasis, which is a leading cause of neurodegeneration. Autophagy clears protein aggregates through a process called aggrephagy. The mechanism of aggrephagy has not been fully understood yet. The goal of this project is to identify novel protein participants in aggrephagy and dissect the molecular mechanism. We focus on the key step of aggrephagy i.e. targeting of autophagic membranes to the protein aggregates. Using autophagy-mediated clearance of toxic Huntingtin (Htt) aggregates as a model, we developed a cell-free system to reconstitute the targeting of autophagic membrane to the Htt aggregates. In combination with protein aggregate purification and proteomic analysis, we identified 30 candidate proteins. Preliminary data indicate that some of them are involved in aggrephagy. We will employ multiple ways, including cell imaging, biochemical fractionation, and flow cytometry analysis/sorting, to confirm the involvement of the proteins, and dissect their function and working mechanisms in regulating aggrephagy.

毒性蛋白聚集体（Aggregate）的堆积会破坏蛋白质稳态并导致人类疾病，如：神经退行性疾病。作为细胞自噬（Autophagy）的一种形式，聚集体自噬（Aggrephagy）是细胞内清除毒性蛋白聚集体的重要途径。其分子机制研究还不够透彻。该项目旨在鉴定参与聚集体自噬的新蛋白因子，并研究其作用的分子机制；聚焦于解读聚集体自噬的关键步骤，即自噬体膜靶向聚集体的过程。我们以自噬清除Huntingtin（Htt）毒性蛋白聚集体为研究模型，建立了一套体外研究系统来重建自噬体膜靶向聚集体的过程。我们利用此方法结合聚集体分离纯化和蛋白质组学筛选得到30个候选蛋白因子。初步结果显示部分蛋白因子参与聚集体自噬的过程。在该项目中我们将利用细胞成像、生化分离和流式分析/分选等手段，鉴定和筛选相关蛋白因子，解析重要蛋白因子调节聚集体自噬的功能和分子机制。

毒性蛋白聚集体的堆积破坏蛋白质稳态并导致神经退行性疾病。聚集体自噬是细胞内清除毒性蛋白聚集体的重要途径，其分子机制还不清晰。该项目旨在鉴定参与聚集体自噬的新蛋白因子，并研究其作用的分子机制；聚焦于解读聚集体自噬的关键步骤，即自噬体膜靶向聚集体的过程。以自噬清除Huntingtin（Htt）毒性蛋白聚集体为研究模型，建立体外研究系统来重建自噬体膜靶向聚集体的过程。利用此方法结合聚集体分离纯化和蛋白质组学筛选发现CCT2，并作为候选因子研究。利用细胞成像、生化等方法发现CCT2是新型聚集体自噬受体，通过分子伴侣功能转换特异调控固态聚集体自噬过程。该工作发现了第一个可以特异介导固态聚集体自噬的分子受体，为聚集体堆积导致的神经退行疾病提供了新型靶点，发表于Cell，并申请PCT专利。课题组在该项目的支持下发表论文9篇，其中研究性论文3 篇（Cell，2020；Cell，2022；Cell Research，2022），专著章节2章，申请PCT专利1项。组织3次大会session，包括：2021 细胞生物学大会WLLA 细胞器分会场、2021年生物物理大会膜生物学与人类健康分会场和2020年细胞生物学大会膜生物学分会场。参加国内外的重要会议并做大会报告，包括：Keystone Symposium、EMBO workshop、细胞生物学大会和生物物理学大会等。