ATG13 dynamics in nonselective autophagy and mitophagy: insights from live imaging studies and mathematical modeling.
ATG13 dynamics in nonselective autophagy and mitophagy: insights from live imaging studies and mathematical modeling.
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DOI：
10.1080/15548627.2020.1749401
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发表时间：
2021-05
期刊：
影响因子：
13.3
通讯作者：
Ktistakis NT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dalle Pezze P;Karanasios E;Kandia V;Manifava M;Walker SA;Gambardella Le Novère N;Ktistakis NT
在巨噬/自噬过程中，ULK复合体形成自噬前体，产生自噬小体。通过实时成像和数学建模，我们分析了饥饿诱导的自噬和伊维菌素诱导的自噬中ATG13 （ULK复合体的一部分）向自噬点的易位。在非选择性自噬中，ATG13易位的强度和持续时间近似于正态分布，而wortmannin降低了这种效应，并转移到对数正态分布。在有丝分裂过程中，观察到ATG13多次易位，且峰值之间的时间增加。我们假设这些多重易位的出现是因为线粒体片段的吞噬需要在同一目标上连续的吞噬体成核，并且基于这一想法的数学模型再现了振荡行为。值得注意的是，模型和实验数据也一致表明，ATG13易位的数量与目标线粒体片段的直径成正比。因此，我们的数据为选择性和非选择性自噬的早期动力学提供了新的见解。ATG：自噬相关13；CFP：青色荧光蛋白；dsRED：盘状虫红色荧光蛋白；GABARAP: GABA A型受体相关蛋白；GFP：绿色荧光蛋白；IVM:伊维菌素;MAP1LC3/LC3：微管相关蛋白1轻链3；MTORC1：雷帕霉素激酶复合物1的机制靶点PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇3-激酶催化亚基3；PtdIns3P: PtdIns-3-phosphate;ULK: unc-51样自噬激活激酶。
During macroautophagy/autophagy, the ULK complex nucleates autophagic precursors, which give rise to autophagosomes. We analyzed, by live imaging and mathematical modeling, the translocation of ATG13 (part of the ULK complex) to the autophagic puncta in starvation-induced autophagy and ivermectin-induced mitophagy. In nonselective autophagy, the intensity and duration of ATG13 translocation approximated a normal distribution, whereas wortmannin reduced this effect and shifted to a log-normal distribution. During mitophagy, multiple translocations of ATG13 with increasing time between peaks were observed. We hypothesized that these multiple translocations arise because the engulfment of mitochondrial fragments required successive nucleation of phagophores on the same target, and a mathematical model based on this idea reproduced the oscillatory behavior. Significantly, model and experimental data were also in agreement that the number of ATG13 translocations is directly proportional to the diameter of the targeted mitochondrial fragments. Thus, our data provide novel insights into the early dynamics of selective and nonselective autophagy. Abbreviations: ATG: autophagy related 13; CFP: cyan fluorescent protein; dsRED: Discosoma red fluorescent protein; GABARAP: GABA type A receptor-associated protein; GFP: green fluorescent protein; IVM: ivermectin; MAP1LC3/LC3: microtubule-associated protein 1 light chain 3; MTORC1: mechanistic target of rapamycin kinase complex 1; PIK3C3/VPS34: phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit type 3; PtdIns3P: PtdIns-3-phosphate; ULK: unc-51 like autophagy activating kinase.
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DOI：
10.1083/jcb.201402054
发表时间：
2014-05-26
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
Okamoto K
通讯作者：
Okamoto K
影响因子：
30.3
作者：
Randow F;Youle RJ
通讯作者：
Youle RJ
影响因子：
7.5
作者：
Lin MG;Hurley JH
通讯作者：
Hurley JH
影响因子：
64.8
作者：
Khaminets, Aliaksandr;Heinrich, Theresa;Dikic, Ivan
通讯作者：
Dikic, Ivan
影响因子：
6.8
作者：
AKAIKE, H
通讯作者：
AKAIKE, H