Pacer调控自噬溶酶体形成的分子机制研究

Class III PI3K (PI3KC3) is essential for autophagosome initiation, whether PI3KC3 participates in autolysosome formation remains unknown. The mammalian homotypic fusion and vacuole protein sorting (HOPS) is the tethering complex required for fusion of intracellular vesicles to lysosome, how HOPS specifically tethers autophagosome to lysosome remains elusive. Rubicon is the inhibitory subunit of PI3KC3. Recently, we found that KIAA0226L (named as Pacer in this study), a protein which shares 31% sequence similarity with Rubicon, is a novel autophagy enhancer. Mechanistically, Pacer localizes to autophagosome and stimulatesVps34 kinase activity by antagonizing Rubicon, meanwhile, Pacer may also recruit HOPS complex to autophagosome to facilitate autolysosome formation. In this study, we aim to further dissect Pacer’s function in late stage of autophagy. Our findings will answer the above-mentioned scientific questions, and will advance our understanding in the regulatory mechanism of autolysosome formation.

III型PI3K激酶(PI3KC3)复合物在自噬小体形成起始阶段发挥关键作用，但尚不了解该复合物是否调控自噬溶酶体形成。HOPS复合物调控膜泡与溶酶体的融合，但尚不明确HOPS促进自噬溶酶体形成的机制。Rubicon是PI3KC3的抑制性亚基，近期我们发现一个和Rubicon有31%的序列相似度的蛋白KIAA0226L（在本研究中命名为Pacer）是一个新的自噬增强因子。初步的研究表明Pacer定位于自噬小体,它一方面通过拮抗Rubicon而激活PI3KC3；另一方面通过招募HOPS复合物到自噬小体，而促进自噬溶酶体形成。本项目将进一步深入研究Pacer的作用分子机制，相关研究成果将回答前述科学问题，对揭示自噬溶酶体形成分子机制具有重要意义。

PI3KC3在自噬起始过程中发挥着重要作用，但是其在自噬发生其他阶段的功能目前尚不清楚。HOPS复合物参与膜泡与溶酶体的融合，而HOPS如何特异性将自噬体和溶酶体融合，仍不清楚。本研究发现了一个自噬调控基因，并命名为Pacer，研究发现Pacer通过自噬体锚定蛋白Stx17定位于自噬体上。功能方面，Pacer通过拮抗Rubicon活性促进VPS34激酶活性。此外，Pacer将PI3KC3和HOPS复合物招募到自噬体上促进自噬溶酶体的形成。动物研究显示，肝脏特异性敲除Pacer可显著抑制肝脏自噬活性，导致肝脏病理变化，如肝糖原和脂质大量积累以及肝脏纤维化。机制研究显示，在营养丰富状态下，mTORC1可磷酸化Pacer蛋白157丝氨酸，进而破坏了Pacer与HOPS复合物亚基相互作用，抑制了自噬溶酶体的成熟。相反，在细胞饥饿状态下，去磷酸化的Pacer被TIP60乙酰化修饰，促进了Pacer与HOPS复合物亚基的相互作用，进而提高了自噬溶酶体的形成。这一研究证实Pacer在维持肝脏稳态过程中发挥着重要作用，并将自噬后期调控与脂代谢有效整合。