Beclin 1 乙酰化在自噬调控中的作用及分子机制研究

Autophagy is an important cell defense and stress regulation mechanism. It is associated with many diseases. Beclin 1 is a protein essential for autophagy and the focus of the autophagy study. Protein acetylation has been reported to play a role in autophagy regulation. However, it remains unclear whether Beclin 1 is regulated by acetylation. In our prelimilary study, we demonstrated that Beclin 1 is acetylated by p300 at K430 and K437, which is a process that can be antagonized by the SIRT1 deacetylase. The acetylation of Beclin 1 promotes its binding to Rubicon, which negatively regulates autophagosome maturation. In this proposal, we will further extend our study to demonstrate the molecular mechanism of Beclin 1 acetylation and its role in autophagy and tumor progression. The project is expected to identify a new modification form of Beclin 1, and reveal the function of Beclin 1 in autophagy, which may provide a new therapeutic strategy against cancer.

自噬是一种重要的细胞防御和应激调控机制，与多种疾病的发生与治疗密切相关。Beclin 1 是自噬调控的关键蛋白，也是自噬研究的焦点。现有研究表明蛋白乙酰化修饰在自噬调控中起重要作用，且多个自噬相关蛋白已被证明存在乙酰化修饰，但Beclin 1 的乙酰化研究还未见报道。我们的前期研究发现Beclin 1的K430和K437位点存在乙酰化，且受乙酰转移酶p300和去乙酰化酶SIRT1的双向调控。乙酰化促进了Beclin 1与负性调节因子Rubicon的结合，进而阻断了自噬体的成熟及降解。本课题拟深入研究Beclin 1乙酰化调控自噬体成熟的分子机制；并探讨Beclin 1乙酰化对肿瘤细胞增殖及成瘤能力的影响。本项目有望发现一种新的Beclin 1翻译后修饰形式，阐明其在自噬调控中的功能及分子机制，并为以自噬为靶点的肿瘤治疗提供理论依据。

自噬是一种重要的细胞防御和应激调控机制，与肿瘤的发生发展密切相关。 Beclin 1是自噬调控的关键蛋白，存在多种翻译后修饰形式，并对其功能具有重要影响。我们前期的研究已证实Beclin 1存在乙酰化修饰，且Beclin 1乙酰化能够阻断自噬体的成熟和降解。在此背景下，该项目主要研究Beclin 1乙酰化在多种肿瘤中的重要作用及分子机制。在该基金的支持下，我们主要进行了以下两方面的研究：（1）Beclin 1乙酰化减弱aspirin在结直肠癌细胞中的抗肿瘤活性。Aspirin是一种传统的解热镇痛药，并在多种肿瘤中表现出抗癌作用，且aspirin可以促进多种蛋白发生乙酰化。因此，我们进一步研究了aspirin对Beclin 1乙酰化的影响，以及Beclin 1乙酰化对aspirin抗肿瘤活性的影响。我们发现aspirin能促进乙酰转移酶p300对Beclin 1的乙酰化作用，激活自噬体形成但阻断自噬体降解。此外，我们还在体内外实验中证实，Beclin1乙酰化减弱了aspirin诱导的细胞死亡。因此Beclin 1乙酰化可能成为增强aspirin抗肿瘤活性的重要干预靶点。（2）SIRT1介导的Beclin 1去乙酰化通过促进E-cadherin经自噬降解诱导黑色素瘤细胞发生EMT。SIRT1是NAD+依赖的蛋白去乙酰化酶，与多种肿瘤的复发转移相关，但在黑色素瘤转移中的研究还不深入。我们的研究发现，与原位黑色素瘤相比，SIRT1在转移性黑色素瘤中显著高表达。进一步的研究发现，SIRT1通过去乙酰化Beclin 1促进E-cadherin经自噬降解，进而诱导EMT并增强黑色素瘤细胞的侵袭和迁移能力。抑制自噬能够恢复E-cadherin的表达并抑制EMT的发生。因此，我们的发现揭示了SIRT1促进黑色素瘤转移的一种新机制，且Beclin 1乙酰化在其中起到重要作用。以上两方面的研究提示：Beclin 1乙酰化因其在自噬调控中的重要作用，可能在肿瘤多个方面发挥作用，包括肿瘤发生、转移及耐药等，并有望成为肿瘤治疗的潜在靶点。项目资助发表SCI论文4篇，待发表1篇。协助培养研究生2名。项目投入经费21万元，支出18.5541万元，各项支出与预算基本相符，剩余经费将用于本项目的后续研究。