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Molecular Cell: 线虫LGG-1、LGG-2在自噬降解蛋白聚集体中不同功能被发现

来源:生物谷 2015-12-22 11:25

2015年12月22讯 /生物谷BIOON/ --2015年12月17日,国际著名期刊Molecular Cell在线发表了中科院生物物理所张宏课题组与日本微生物化学所的Nobuo N. Noda研究员课题组题为“Structural basis of the differential function of the two C. elegans Atg8 homologs, LGG-1 and LGG-2, in autophagy”的研究论文。科学家们揭示了线虫中两个Atg8的同源基因LGG-1和LGG-2在蛋白聚集体自噬降解中的不同功能。

张宏等人对线虫中两个Atg8的同源基因LGG-1和LGG-2进行了结构和功能上的研究。结构生物学结果显示LGG-1和LGG-2有两个疏水口袋,W位点和L位点,这两个位点可以识别Atg8结合蛋白的LIR结构域。通过对比研究发现,LGG-1和LGG-2 的W位点和L位点有显着差异,它们识别不同的LIR结构域,进而结合不同的Atg8结合蛋白。他们还发现 LGG-1和LGG-2的氨基端分别呈现闭合构象和开放构象,氨基端的差别也导致了它们在介导膜锚定和膜融合上的活性差异。研究人员认为LGG-1和LGG-2可以和不同的细胞自噬底物和姿势蛋白相互作用。尽管这些互作蛋白都含有LIR motif,但这两种蛋白的结构差异决定了其功能的不同。

以往人们认为参与自噬作用的同源基因参与不同自噬底物的降解,但这一研究表明自噬基因还会表现出不同降解底物的特异性和不同发育阶段的特异性,这也为未来这一领域的研究提供了新的思路。

细胞自噬(autophagy)是一种自噬小体介导的细胞降解途径。自噬过程包括自噬小体的形成、延伸、闭合以及与溶酶体的融合。目前研究发现,自噬可以选择性的识辨并降解蛋白聚集体。ATG8-PE 泛素系统在自噬小体的形成过程中具有核心的作用。ATG8-PE可以与自噬受体蛋白(如p62和NBR1)相互作用,进而招募特异降解的蛋白底物。

自噬作用对于生命有着重要意义。一方面自噬可以自噬能清除不正常构型的蛋白质,并消化受损和多余的细胞器,是真核细胞中广泛存在的降解/再循环系统。另一方面,有研究表明自噬作用与癌症的发生也存在着密切关系。(生物谷Bioon.com)

生物谷推荐的英文摘要:

Molecular Cell    doi:10.1016/j.molcel.2015.11.019

Structural Basis of the Differential Function of the Two C. elegans Atg8 Homologs, LGG-1 and LGG-2, in Autophagy

Multicellular organisms have multiple homologs of the yeast ATG8 gene, but the differential roles of these homologs in autophagy during development remain largely unknown. Here we investigated structure/function relationships in the two C. elegans Atg8 homologs, LGG-1 and LGG-2. lgg-1 is essential for degradation of protein aggregates, while lgg-2 has cargo-specific and developmental-stage-specific roles in aggregate degradation. Crystallography revealed that the N-terminal tails of LGG-1 and LGG-2 adopt the closed and open form, respectively. LGG-1 and LGG-2 interact differentially with autophagy substrates and Atg proteins, many of which carry a LIR motif. LGG-1 and LGG-2 have structurally distinct substrate binding pockets that prefer different residues in the interacting LIR motif, thus influencing binding specificity. Lipidated LGG-1 and LGG-2 possess distinct membrane tethering and fusion activities, which may result from the N-terminal differences. Our study reveals the differential function of two ATG8 homologs in autophagy during C. elegans development.

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