研究揭示ULK1/ATG13調控有絲分裂期自噬及腫瘤生長的重要機制

2020-12-05 中國生物技術網

中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心張欣課題組發現ULK1/ATG13調控細胞分裂期自噬及腫瘤生長的重要機制，相關論文以ULK1-ATG13 and their mitotic phospho-regulation by CDK1 connect autophagy to cell cycle 為題發表在生物學期刊PLOS Biology上。

自噬和細胞周期調控都是極其動態的基本生物學過程，而自噬在細胞周期調控中的功能與分子機制還不清楚。自噬是真核生物中發現的保守降解機制，主要有自噬相關蛋白（ATG）執行自噬過程，ULK1/ATG13是最上遊的自噬起始複合物。細胞周期由間期和分裂期組成；一般而言，非同步化細胞中細胞間期和分裂期時間比例是95%、5%。在非同步化細胞中，ULK1/ATG13主要受到mTORC1和AMPK磷酸化以調控自噬起始。然而，在有絲分裂期及細胞周期各階段，ULK1/ATG13的磷酸化調控及功能尚不清楚。

張欣課題組研究發現：自噬起始蛋白ULK1/ATG13受到了細胞周期最重要激酶CDK1的磷酸化調控，以促進有絲分裂期自噬及細胞周期進程；另一方面發現ULK1/ATG13複合物雙敲除不僅能夠顯著抑制腫瘤細胞生長，而且荷瘤小鼠模型顯示對腫瘤抑制的效果達到了95%。

因在細胞自噬機制方面的發現而獲得二零一六年諾貝爾生理或醫學獎的大隅良典（Yoshinori Ohsumi）對本項工作進行了專評，發表在同期的PLOS Biology上。專評指出：「在本刊中，李等人發現了CDK1在有絲分裂期磷酸化ULK1複合物。這種磷酸化誘導自噬，並且出人意料的可以驅動細胞周期進程……這項工作揭示了自噬在細胞周期進程中的作用，並加強了我們對細胞生長和增殖特定時相中自噬調控的理解。」

助理研究員李志元為該論文第一作者兼共同通訊作者，博士後田小飛、助理研究員紀新苗、研究生王君君、陳含笑及王冬梅參與了該工作，張欣為通訊作者。該項工作得到國家重點研發項目、合肥物質科學技術中心重要/創新項目培育基金、合肥研究院十三五重點項目及院長基金、國家自然科學基金和安徽省基金的支持。

上圖顯示CDK1介導的ULK1/ATG13磷酸化促進有絲分裂期自噬，下圖顯示ULK1/ATG13敲除在荷瘤小鼠模型中對腫瘤的抑制。

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

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