cell 北京生科所发现多细胞动物特异的自噬基因

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来自北京生命科学研究所，清华大学，北京师范大学等处的研究人员发现了4个多细胞动物特异的自噬基因，让我们对高等生物中自噬机制有了进一步了解。这一研究成果公布在最新出版的Cell杂志上。同期《Cell》杂志专门为该文发表了一篇题为“Autophagy shows its animal side.”的评述文章。$ \  t$ H8 t' W) [( i8 E# `2 `

5 l/ ~; x$ F  w, K+ @文章的通讯作者是北京生命科学研究所的张宏博士，以及清华大学的俞立博士，第一作者是博士生田烨，技术员李志鹏，清华大学的胡晚秋和北京生命科学研究所博士生任海燕，其他作者包括田娥， 赵玉， 路群，黄鑫欣，杨培国，李昕，王晓晨博士，匈牙利的Attila L. Kovács博士，这项研究由科技部863项目资助，在北京生命科学研究所完成。/ p) J* H8 G$ d5 s
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细胞自噬作用是真核细胞中一种高度保守的降解过程。在这一过程中，细胞质中的内含物包括蛋白聚合体以及组织、器官等会被一个双层膜结构的囊泡包裹，这个囊泡叫做自噬小体，自噬小体形成后即被运送到液泡或溶酶体中被降解，其中的物质被循环利用。这一过程可以协助细胞在各种压力胁迫状态下得到缓解。# H9 }. [! Z  @1 H! M. a
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目前对于细胞自噬作用分子机制的了解几乎都来源于对酵母的研究。但是我们对于真核高等生物中特异的重要自噬组分却知之甚少。
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在这篇文章中，研究人员利用线虫作为模式生物进行遗传筛选，得到了4个多细胞动物特异的自噬基因，分别命名为epg-2, -3, -4, -5 (ectopic PGL granules)。epg-2编码线虫特异的蛋白，epg-3, -4, -5编码的蛋白在哺乳动物中很保守，但在酵母中却没有。遗传分析证明这四个基因分别作用于自噬作用的不同步骤。 EPG-2调控PGL颗粒被自噬小体的特异识别和运输， 而哺乳动物中的同源基因EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, EPG-5/mEPG5也被证实参与饥饿诱导的自噬作用。VMP1是通过控制Ω小体的形成时间来调控自噬小体的形成。EI24 和 mEPG5 是形成可降解的自噬-溶酶小体所必需的。
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这项研究为让我们对高等生物中自噬机制有了进一步了解，自噬小体的形成需要经过诱导，延伸以及成熟的过程。研究人员建立了线虫这一多细胞生物的遗传研究模型，来分析自噬的通路。本文的研究提供了一个遗传学研究的平台，帮助理解和研究在哺乳动物细胞中基础水平的自噬作用以及选择性自噬通路。
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7 n7 ]- E+ C3 l& t张宏博士表示，近年来很多研究表明自噬不仅仅是一个降解过程，而且还与人类的疾病密切相关。但是从基础的研究成果到临床应用的实现，其间还有相当长的一个过程，作为基础科研人员，我们很期待将来可以通过调节细胞内的自噬水平，尤其是通过特异性的降解一些有毒的具有形成蛋白聚合体倾向的蛋白质去缓解或者治疗这些疾病。
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The molecular understanding of autophagy has originated almost exclusively from yeast genetic studies. Little is known about essential autophagy components specific to higher eukaryotes. Here we perform genetic screens in C. elegans and identify four metazoan-specific autophagy genes, named epg-2, -3, -4, and -5. Genetic analysis reveals that epg-2, -3, -4, and -5 define discrete genetic steps of the autophagy pathway. epg-2 encodes a coiled-coil protein that functions in specific autophagic cargo recognition. Mammalian homologs of EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, and EPG-5/mEPG5 are essential for starvation-induced autophagy. VMP1 regulates autophagosome formation by controlling the duration of omegasomes. EI24 and mEPG5 are required for formation of degradative autolysosomes. This study establishes C. elegans as a multicellular genetic model to delineate the autophagy pathway and provides mechanistic insights into the metazoan-specific autophagic process.

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原来所了解的自噬只是说细胞内营养危机的时候可以靠自噬维持基本的代谢使细胞得以生存。现在的研究试图通过特异性调节治疗疾病，然而天然存在的机制，比如凋亡、自噬，是为治疗疾病而存在的么？

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上面是这篇文章中自噬作用的示意图

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现在发觉很多研究都是突破以前的所谓的“经典学说”观点，虽然不知道这个研究中自噬作用是人类疾病中的伴随现象还是主要关键环节。

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凋亡自噬应该是机体内的自我调节机制，疾病状况下它们的作用可能会发生一些变化。有时可能是积极地作用，有时可能是消极的。