细胞自噬相关蛋白Atg4B识别和酶切LC3-PE的分子机制研究
批准号:
31801166
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
杨爱民
依托单位:
学科分类:
C0705.细胞衰老、死亡及自噬
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
沐彩云、严希、宋东旭
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中文摘要
细胞自噬是真核细胞所特有的对细胞内受损细胞器及长寿命蛋白通过溶酶体途径进行降解的细胞生物学过程。自噬异常调节会导致一系列的疾病,例如衰老、癌症和神经退行性疾病等。自噬相关蛋白Atg4B通过介导的proLC3至LC3-I的转化以及LC3-PE的去脂基化,调控整个自噬的进程,但Atg4B识别和酶切LC3-PE分子机制目前还不清楚。本项目拟利用化学合成的脂基化蛋白LC3-PE作为工具,研究Atg4B对底物proLC3和LC3-PE酶切效率的差异,探究脂肪酸链及其膜存在的条件下Atg4B酶切活性的变化,验证Atg4B存在特异性识别脂基化蛋白LC3-PE的结构域,及Atg4B是如何利用其独特的结构域调控LC3-PE的去脂基化。项目预期将揭示Atg4B识别和酶切LC3-PE的分子机制,建立Atg4B酶活性的调控模型,项目研究成果将拓展我们对自噬分子机理的认识,为开发新型Atg4B抑制剂提供科学依据。
英文摘要
Autophagy is a cell-based biological process that is unique to eukaryotic cells and that degrades intracellularly damaged organelles and long-lived proteins by the lysosomal pathway. Abnormal regulation of autophagy leads to a range of diseases, such as aging, cancer and neurodegenerative diseases. Atg4B regulates the process of autophagy by mediating the transformation of proLC3 to LC3-I and delipidation of LC3-PE. However, the molecular mechanism of LC3-PE delipidation by Atg4B is unclear. In the present study, the catalytic efficiency of Atg4B for proLC3 and LC3-PE will be tested using chemically synthesized lipidated protein LC3-PE as a tool; the effect of the fatty acid chain and membrane on Atg4B recognition also will be explored; It will be verified that Atg4B has LC3-PE association region and the how Atg4 utilizes its unique region to regulate the delipidation of LC3-PE. The present study is expected to reveal the molecular mechanism of Atg4B recognition and cleavage of LC3-PE, and to establish a working model of Atg4B. The results will help us to better understand the molecular mechanism of autophagy, and it has implications in providing a scientific basis for the development of new Atg4 inhibitors.
细胞自噬是依赖溶酶体途径对胞质蛋白和细胞器进行降解的一种过程,在进化上具有高度保守性,广泛存在于从酵母、线虫、果蝇到高等脊椎动物的细胞中。细胞自噬细胞自噬是生物有机体适应不同环境的有效的内部调节机制。自噬异常会导致一系列的疾病状态,如神经退行性疾病、感染性疾病、癌症和衰老等。因此,研究细胞自噬的分子机制,有助于拓展对细胞自噬的认识,进而为相关疾病治疗提供新的药物靶标和科学依据。在细胞自噬中,有多种自噬相关基因(Autophagy-related genes,Atg)相互作用参与细胞自噬的调控。自噬相关蛋白Atg4B通过介导的proLC3至LC3-I的转化以及LC3-PE的去脂基化,调控整个自噬的进程,但Atg4B识别和酶切LC3-PE分子机制目前还不清楚。本研究探究了Atg4B识别和酶切LC3-PE生化机制及Atg4B酶活性调控机制。主要取得以下研究成果:1、哺乳动物Atg4B对底物proLC3和脂基化蛋白LC3-PE具有不同的活性;2、酵母Atg4通过APEAR区域与脂基化蛋白Atg8-PE相互作用,且APEAR只参与脂基化蛋白Atg8-PE的识别和切割,而哺乳动物细胞Atg4B APEAR保守区对未修饰蛋白LC3酶切效率降低,说明哺乳动物细胞Atg4B与酵母Atg4虽然在结构上有高度保守型,但两者对脂修饰蛋白的识别和酶切机制有差异;3、利用蛋白重组技术和多肽固相合成方法,结合蛋白质化学连接技术,制备磷酸化修饰的Atg4BS383Pi和Atg4BS392Pi。再利用生物化学方法,对比磷酸化修饰的Atg4B蛋白与非磷酸化修饰的Atg4B蛋白对底物proLC3和LC3-PE酶切效率的差别,结果显示Atg4BS383Pi和Atg4BS392Pi参与底物的识别与酶切、4、建立了棕榈酰化修饰的检测体系,发现Atg4B蛋白在细胞内是被棕榈酰化的,进一步研究结果显示,棕榈酰化修饰调控Atg4B的膜定位,进而影响蛋白酶活性,尤其调控Atg4B介导的LC3-PE去脂基化修饰的过程。总之,我们的研究结果揭示了Atg4B识别和酶切LC3-PE的新的分子机制,建立Atg4B酶活性的调控模型。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3389/fcell.2020.00195
发表时间:2020
期刊:Frontiers in Cell and Developmental Biology
影响因子:5.5
作者:Huang Xue;Jiang Chen;Yu Lihua;Yang Aimin
通讯作者:Yang Aimin
DOI:10.1080/15548627.2022.2025572
发表时间:--
期刊:Autophagy
影响因子:13.3
作者:Huang Xue;Yao Jia;Liu Lu;Luo Yu;Yang Aimin
通讯作者:Yang Aimin
Chemical Biology of Autophagy-Related Proteins With Posttranslational Modifications: From Chemical Synthesis to Biological Applications
具有翻译后修饰的自噬相关蛋白的化学生物学:从化学合成到生物应用
DOI:10.3389/fchem.2020.00233
发表时间:2020
期刊:Frontiers in Chemistry
影响因子:5.5
作者:Luo Yu;Jiang Chen;Yu Lihua;Yang Aimin
通讯作者:Yang Aimin
DOI:10.1080/1040841x.2021.1961678
发表时间:--
期刊:Critical Reviews in Microbiology
影响因子:6.5
作者:Jiang Chen;Huang Xue;Yao Jia;Yu Lihua;Wei Fujing;Yang Aimin
通讯作者:Yang Aimin
DOI:10.1016/j.tim.2020.09.012
发表时间:2021
期刊:Trends in Microbiology
影响因子:--
作者:Mei Ligang;Qiu Xiaofeng;Jiang Chen;Yang Aimin
通讯作者:Yang Aimin
自噬关键蛋白LC3活性导向探针的设计、合成及应用
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:杨爱民
- 依托单位:
耶尔森氏菌毒性因子YopT识别和切除宿主脂修饰蛋白的生化机制解析
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:杨爱民
- 依托单位:
蛋白磷脂酰乙醇胺化修饰的功能研究及组学分析
- 批准号:--
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:10万元
- 批准年份:2020
- 负责人:杨爱民
- 依托单位:
新型化学生物学工具的建立并应用于细胞自噬小体与其他细胞器互作网络的绘制
- 批准号:91854101
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:90.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:杨爱民
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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