深圳子科生物報道：

中國科學技術(shù)大學生命科學學院、合肥微尺度物質(zhì)科學國家研究中心王朝研究員課題組與香港科技大學張明杰院士課題組、中國科學院生物物理所張宏研究員課題組合作，首次發(fā)現(xiàn)了針對細胞自噬過程中Atg8家族成員的強效及特異性抑制短肽，并揭示其作用的分子機制，為細胞自噬領(lǐng)域的深入研究提供了強有力的研究工具。該研究成果以“Potent and specific Atg8-targeting autophagy inhibitory peptides from giant ankyrins”為題，于6月4日在線發(fā)表在國際學術(shù)權(quán)威期刊《自然?化學生物學》（Nature Chemical Biology）上。

細胞自噬是真核細胞內(nèi)進化高度保守并且受到精密調(diào)控的物質(zhì)分解代謝過程，在維持細胞穩(wěn)態(tài)和幫助細胞應激多種壓力等眾多生理過程中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。因此，細胞自噬的功能失調(diào)與包括癌癥、神經(jīng)退行性疾病及代謝疾病等很多人類重大疾病息息相關(guān)。Atg8家族蛋白是細胞自噬過程中重要的適配器蛋白，廣泛分布于自噬體的內(nèi)外膜上，參與了細胞自噬過程中的許多關(guān)鍵步驟，在自噬體的形成、延伸、閉合及成熟，招募降解底物及自噬囊泡轉(zhuǎn)運中都發(fā)揮著重要的作用。人類等哺乳動物的Atg8家族成員可以分為GABARAP亞家族（包含GABARAP、GABARAPL1、GABARAPL2）與LC3亞家族（包含LC3A、LC3B、LC3C）。之前的研究表明，Atg8的結(jié)合蛋白含有一個LC3相互作用區(qū)域（LIR）的核心模式序列，但通常相互作用能力并不強。由于Atg8家族成員蛋白在序列上高度相似、功能上也有一定重合，因此在研究自噬過程中如何區(qū)分各個亞家族成員的特定功能一直是個難點。

在這項研究中，研究團隊在研究神經(jīng)系統(tǒng)重要支架蛋白ankyrin家族蛋白時，意外的發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元中特異性表達的480kD ankyrin-G蛋白中含有能夠極強的結(jié)合GABARAP蛋白的短肽，而其與LC3A蛋白的結(jié)合能力則較弱。團隊進一步的研究又發(fā)現(xiàn)，440kD ankyrin-B蛋白中的結(jié)合短肽能夠同時極強的結(jié)合所有的Atg8家族成員。

在這些生化實驗的基礎(chǔ)上，研究團隊通過解析了多組GABARAP/LC3與ankyrin-G/B的高分辨率復合物晶體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的闡釋了ankyrin與Atg8家族蛋白相互結(jié)合的分子基礎(chǔ)，并首次鑒定了在LIR核心結(jié)合序列之外，還存在一段被稱為“C-helix”的延伸片段，能極大的幫助ankyrin結(jié)合Atg8成員。在此基礎(chǔ)上，研究團隊又通過定點突變獲得了更高選擇特異性的結(jié)合短肽，從而可以選擇性的抑制不同Atg8亞家族介導的細胞自噬過程。

接下來，研究團隊從細胞層面和活體動物層面對這一細胞自噬抑制過程進行了深度解析，利用誘導Cos7細胞系和模式生物線蟲體內(nèi)細胞自噬產(chǎn)生，轉(zhuǎn)入不同的抑制性短肽等手段，研究細胞自噬狀態(tài)及自噬流的變化，從而解析ankyrin蛋白短肽通過靶標Atg8蛋白對細胞自噬過程的影響。

這項研究綜合了生物化學、結(jié)構(gòu)生物學、細胞生物學、遺傳學及模式生物線蟲體內(nèi)研究等多種手段，闡述了從支架蛋白ankyrin中鑒定出的短肽結(jié)合Atg8家族成員的生化和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，表明這些可以進行遺傳編碼的短肽能夠在時間及空間等多尺度抑制細胞自噬過程，為細胞自噬領(lǐng)域的深入研究提供有效的研究工具，并為發(fā)展治療細胞自噬相關(guān)疾病的方法提供新的思路。

張明杰院士、王朝研究員和張宏研究員為研究的共同通訊作者。該項研究得到了中科院率先行動“百人計劃”、國家自然科學基金委和科技部等項目的資助。

原文標題：

Potent and specific Atg8-targeting autophagy inhibitory peptides from giant ankyrins