宏观自噬是细胞内的应激反应途径,通过该途径,细胞包装细胞溶胶的一部分,以运送到溶酶体。这个包装?是由称为自噬体的新细胞器的从头形成来完成的,自噬体生长并包覆细胞质,最终溶酶体降解。自噬体是如何形成的,尤其包括膜如何协调细胞内毒素的捕获与自身的扩张和关闭,这是一个深入研究的领域。与货物捕获和自噬体动力学有关的一个因素是泛素样蛋白Atg8。在自噬过程中,Atg8与预自噬体膜上的磷脂酰乙醇胺共价结合,并在自噬体成熟过程中保持结合。我们的初步结果表明,Atg8-PE可以直接使膜变形,可能是导致未成熟自噬小体呈现独特的杯状形态的原因。此外,我们发现,几种驱动Atg8募集的蛋白质被设计用来识别自噬体的独特特征,包括曲率。通过将这些低亲和力的相互作用结合在一个复合物中,这些蛋白将实现对自噬体生长过程中短暂中间物的戏剧性靶向选择性。一旦货物捕获完成,自噬体关闭,曲率敏感组件被释放。 Atg8-PE must also eventually be recycled and we describe how the proteases responsible for Atg8-PE release are also sensitive to the membrane structure and composition. Our discoveries are made possible by two important technological advances. First we have developed a variety of in vitro reconstitution approaches to study how Atg8-PE and other autophagy proteins influence membrane deformation and structure. In particular, we have now reconstituted Atg8-PE formation on Giant Unilamellar Vesicles that comprise both a highly tractable membrane manipulation model and also are large enough to support fluorescent-microscopy based interrogation of protein-membrane organization. Second, we can now image autophagosome intermediate structures at super resolution in three dimensions so that we can now visualize both the cup-like intermediate and its eventual resolution following fission. With this proposal, we expect to demonstrate exactly how Atg8-PE proteins coordinate the dual responsibilities of protein-protein interaction supporting cargo encapsulation with the protein- membrane complexes that shape and close the autophagosome.

公共卫生相关性

病理学从神经变性成慢性感染具有共同的毒素细胞质中的积累,包括蛋白质聚集体或整个入侵的微生物。巨自驱动器的激活新的细胞器,其功能是专门封存,并最终破坏这些毒素的形成。如何细胞器的形式,它是如何关闭到完全封存,以及如何提供其溶酶体破坏的货物是该应用的主要长期目标。

机构
美国国立卫生研究院(NIH)
研究所
普通医学科学研究所(NIGMS)
类型
研究项目(R01)
项目#
5R01GM100930-08
应用#
9843155
考研
生物化学与膜研究科生物物理学(BBM)
项目官员
马斯,斯特凡
项目启动
2013-01-01
项目结束
2020年12月31日
预算开始
2020-01-01
预算结束
2020年12月31日
支持年
8
财政年度
2020
总计花费
间接开销
名称
耶鲁大学
部门
解剖/细胞生物学
类型
中医药学校
DUNS#
043207562
新天堂
CT
国家
美国
邮政编码
06520
考夫曼,Karlina焦耳;玉,沉良;金,嘉兴等。(2018)四种ATG4蛋白酶各自对哺乳动物atg8家族蛋白的裂解。自噬14:992-1010
玉,沉良;苦,托马斯·(2017)膜裂变和融合在自噬体熟化结束的协调。CURR OPIN细胞生物学47:92-98
阮,弥敦道;Shteyn,弗拉基米尔·;苦,托马斯·(2017)感知膜曲率在大自噬中的作用。分子生物学杂志429:457-472
荷兰,培特;Knævelsrud,海琳;Søreng Kristiane et al。(2016)HS1BP3通过调节磷脂酸水平负调控自噬。Nat Commun 7:13889
Horenkamp,弗洛里安A;考夫曼,Karlina焦耳;科勒,拉拉J等。(2015)军团菌反自噬效应RavZ通过PI3P-和曲率传感基序目标的自噬体。开发细胞34:569-76
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