自吞噬負反饋調節迴路的生理功能和分子機制

《自吞噬負反饋調節迴路的生理功能和分子機制》是依託清華大學，由俞立擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：自吞噬負反饋調節迴路的生理功能和分子機制
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：俞立
• 項目類別：重點項目

項目摘要

自吞噬（autophagy）是細胞內一種溶酶體依賴性的降解途徑。自吞噬作為一條主要的分解代謝途徑, 其對於細胞度過飢餓等應激狀態具有至關重要的作用，在飢餓狀態下， 自噬可以通過降解非必需胞內物質以提供能量，使細胞能夠在飢餓狀態下長時維持生命，然而，當自噬失去控制而處於持續激活狀態時，自噬會通過分降解胞內物質而導致細胞死亡。因此，細胞在飢餓等應激狀態下，自噬水平需要有一套完整機制進行精準調控。我們最近的工作發現自噬產生的代謝物質通過mTOR同自噬組成一個負反饋迴路，以這個負反饋迴路為基礎，本課題擬通過數學建模建立飢餓條件下自吞噬水平調節的理論模型，通過對調控途徑中關鍵參數分析，關鍵節點干涉對理論模型進行實驗驗證，從細胞，個體兩個水平上研究自吞噬負反饋調節迴路對應激條件下細胞內代謝穩態維持的調控機制及其在生理活動中的功能和意義，實現對自吞噬水平的人為控制，為自吞噬相關疾病的治療提供理論依據。

結題摘要

本課題組首次發現在自噬的後期，受mTOR活性的調控，自噬溶酶體通過長管的方式生成新的溶酶體，從而完成胞內溶酶體的再生和更新，即自噬性溶酶體再生現象。我們結合蛋白組學和大規模RNAi篩選鑑定自吞噬溶酶體的管化和自吞噬性溶酶體再生的相關基因。研究發現自噬溶酶體再生需要晚期內體/溶酶體蛋白Spin。我們進一步闡述了溶酶體膜轉運蛋白在自噬性溶酶體再生過程中的重要功能，揭示了溶酶體膜轉運蛋白在溶酶體貯積病中的重要作用。我們在初步篩選的基礎上，進一步通過實驗驗證篩選結果的可靠性，逐步探究出一條以Clathrin為中心，以磷脂的合成和分布為重點的自噬性溶酶體成管在生的分子機制。我們發現動力蛋白Kif5b也參與自噬性溶酶體的成管再生。它主要是參與溶酶體的運動以及管化的溶酶體的形成。我們建立了體外重構系統，成功將自噬性溶酶體成管再生的過程在體外運用純化的蛋白和化學小分子重現。細胞自噬的調控嚴格依賴於mTOR的活性，我們發現GAAC通路在血清／谷氨酸缺乏的飢餓條件下，通過調節外源胺基酸的攝入和mTOR的重激活來調控細胞自噬水平。同時，我們以酵母為模型動物，闡述了乙醯化修飾在自吞噬過程中的調控作用以及重要分子機制，揭示了一種全新的mTOR非依賴的自吞噬途徑。我們首次報導了一種全新的細胞生物學過程migracytosis，以及一種全新的細胞器migrasome。Migracytosis和migrasome的發現，對於研究細胞和細胞之間的交流、神經細胞的遷移、癌症的轉移等，都有可能會起到非常重要的作用。