FAM134B介导的内质网自噬的分子调控机制

FAM134B mediates the autophagic degradation of Endoplasmic reticulum (ER) as a selective autophagy receptor. The dysfunction of FAM134B leads to type II hereditary sensory and autonomic neuropathy (type II HSAN). During ER-phagy, ER has to be fragmented into bite-sized pieces, which were then engulfed by autophagsomes for lysosomal degradation, but how FAM134B fragments ER and how this event is regulated by upstream signals are largely unexplored. Recently, we observed that FAM134B forms homo-oligomers, which is crucial for its activity in ER fragmentation; the newly identified autophagy regulator Pacer by our group enhances the oligomerization of FAM134B which is further boosted by FAM134B phosphorylation. In this study, we aim to investigate the mechanism of how FAM134B induces ER fragmentation, to identify the upstream kinases that phosphorylate FAM134B, and to dissect how Pacer and FAM134B phosphorylation regulate FAM134B-mediated ER-phagy. The findings of this study will deepen our understanding in ER-phagy and will be beneficial for the diagnosis and therapy of diseases caused by the deregulation of ER homeostasis.

FAM134B是介导内质网自噬的受体蛋白，其功能缺失导致II型遗传性感觉自律神经障碍。内质网自噬发生的一个前提条件是将待降解的内质网片段化成为大小合适的底物，使自噬小体可以将其包裹，但FAM134B如何将内质网片段化及其分子调控机制不明。我们最近研究发现FAM134B可以多聚体化，该多聚体化为内质网片段化必需；我们近期鉴定的一个新的自噬调控分子Pacer可以促进FAM134B的多聚体化；FAM134B的磷酸化能增加其多聚体形成效率。本项目拟在上述工作的基础上，深入研究FAM134B诱导内质网片段化的分子基础；鉴定磷酸化FAM134B的激酶；探究Pacer 和FAM134B磷酸化调控内质网自噬的分子机制。相关研究结果将加深我们对内质网自噬的理解，对相关疾病的诊断和治疗提供理论依据。

内质网（ER）是细胞内最大的细胞器，由相互连通的管状和片层状膜结构组成。其在蛋白合成、脂合成、钙离子稳态、细胞器间的联系以及先天性免疫中发挥着重要作用。不同条件下ER大小和形状的动态变化对于维持细胞稳态至关重要，而冗余的ER可作为底物通过选择性自噬途径降解，我们将这一途径称为内质网自噬（ER-phagy）。选择性自噬是一种细胞质量控制途径,通过该途径，各种自噬底物被自噬小体特异性地吞噬并送至溶酶体降解。这一过程的特异性是由能够同时与自噬底物和自噬小体上的LC3家族互作的自噬受体蛋白所决定。最近研究发现FAM134B、RTN3L、SEC62、CCPG1、ATL3、Atg39和Atg40这几个关键的内质网自噬受体，使得我们对ER-phagy有了进一步的了解。但这里存在一个尚未解决的关键问题是如何将ER膜片段化为合适大小以便被自噬小体包裹。此外，我们对如何以时间依赖性方式转导环境或细胞内信号来触发ER-phagy发生知之甚少，对于ER-phagy过度激活的原因和导致的后果也了解甚少。FAM134B介导的ER-phagy为解决上述问题提供了良好的模型系统,因为FAM134B在体外能够诱导脂质体片段化并且在体内介导ER-phagy，更重要的是FAM134B功能障碍导致2型遗传性感觉和自主神经病变（HSANⅡ）。在本研究中，我们发现FAM134B的多聚化导致ER片段化，从而促进ER-phagy。当ER受到应激刺激时触发CAMK2B介导的FAM134B磷酸化,进一步增强FAM134B的多聚化，促进ER的片段化和提高ER-phagy的水平。为了进一步证明上述结论，我们提供证据证明，一个来自Ⅱ型HSAN患者的FAM134B变体FAM134BG216R是功能获得性突变体（gain-of-function mutant），因为它在多聚体化,ER片段化和ER-phagy中过度活跃，进而导致感觉神经元死亡。因此，本研究不仅明确了 ER膜片段化的调控机制,而且揭示了过度选择性自噬可能会引起人类疾病。