近日，我校生命科學學院肖仕教授課題組在植物學知名期刊The Plant Cell在線發表了題為“Arabidopsis SINAT Proteins Control Autophagy by Mediating Ubiquitylation and Degradation of ATG13”的研究論文，揭示了E3泛素連接酶SINAT家族蛋白通過介導植物自噬發生過程中ATG1-ATG13蛋白激酶復合體泛素化修飾和蛋白質穩定性，動態調控植物自噬發生的起始與終止。該研究首次闡明了ATG1-ATG13激酶復合體的穩態調控機制，為深入理解植物自噬發生的分子機理提供了重要的理論依據。
細胞自噬是維持真核生物細胞穩態的關鍵生物學過程，在調控植物生長發育及響應生物和非生物等逆境脅迫中發揮重要作用。但是迄今為止，對于自噬相關蛋白本身的調控機制所知甚少。
SINAT蛋白調控植物自噬發生的模式圖
肖仕教授課題組通過精細的遺傳學和生物化學分析，發現自噬蛋白激酶復合體成員ATG1和ATG13蛋白在營養缺陷及恢復條件下，其穩定性受26S蛋白酶體動態調控。在正常生長條件下，E3泛素連接酶SINAT1和SINAT2與自噬起始復合體中的ATG13蛋白相互作用，通過K48連接的泛素化修飾，促進ATG13蛋白的降解，從而抑制自噬過程的發生。在營養缺陷條件下，SINAT6則通過競爭性結合ATG13，抑制ATG13蛋白的泛素化降解，促進自噬發生。深入研究表明，ATG13a蛋白中K607和K609兩個關鍵的賴氨酸殘基對于其泛素化及抑制自噬發生至關重要。進一步，研究發現TRAF1a和TRAF1b作為接頭分子，參與了SINAT1/SINAT2及SINAT6對ATG13蛋白的穩定性調控。同時，該研究揭示了ATG1蛋白通過磷酸化修飾，在營養缺陷條件下反饋調節TRAF1接頭分子蛋白的穩定性，進一步維持植物自噬發生水平的穩態（如上圖所示）。與其生理功能一致，擬南芥atg1a atg1b atg1c三突變體表現出提前衰老、對營養缺陷異常敏感、及TRAF1a蛋白穩定性下降的表型。該論文揭示了擬南芥SINAT家族蛋白通過介導ATG13蛋白的泛素化修飾和穩定性，影響植物自噬發生的分子機制，具有重要的科學意義。
該課題研究由國家杰出青年科學基金項目、國家自然科學基金面上和青年科學基金項目和中山大學“三大建設”專項項目資助。博士后齊華和客座研究員黎娟為論文的共同第一作者, 肖仕教授為論文的獨立通訊作者，湖南農業大學周清明教授團隊參與了該論文部分工作。
