去乙醯化之LC3於細胞飢餓狀態下引發自噬現象

Deacetylation of nuclear LC3 drives autophagy initiation under starvation

Rui Huang, Yinfeng Xu, Wei Wan, Xin Shou, Jiali Qian, Zhiyuan You, Bo Liu, Chunmei Chang, Tianhua Zhou,Jennifer Lippincott-Schwartz, and Wei Liu

 Mol Cell. 2015 Feb 5;57(3):456-66.

報告者: 王尹平                            時間: 13:10~14:00, Oct. 14, 2015

講評老師: 徐麗君 教授              地點: 601教室

摘要:

    自噬現象是細胞維持平衡的機制，會將受損或不需要的胞器及蛋白包裹在雙層膜的自噬小體(autophagosome)中，進而與溶小體(lysosome)融合並進行降解，此機制幫助細胞對付壓力，例如飢餓，並增加細胞的生存。自噬現象藉由autophagy-related proteins (ATGs)進行嚴密的調控，而LC3 (the microtubule-associated protein 1 light chain 3, a mammalian homolog of yeast Atg8) 為此機制的一個必要蛋白，它與phosphatidylethanolamine (PE)結合後會被運送至preautophagic membrane幫助形成自噬小體。雖然LC3主要於細胞質內作用，但它卻在細胞核內有豐富的含量，而它在細胞核內的作用目前還不是很情楚(1)。本篇論文揭露了存在於核內的LC3在自噬現象中扮演了必要的角色。首先，作者觀察了LC3在細胞中的分布，發現利用飢餓引發自噬現象的狀態下，LC3會由細胞核進入細胞質中，之後作者證實了核內的LC3為自噬小體形成中主要且必要的原料。根據之前的研究，LC3會被Sirt1去乙醯化(2)，而nuclear protein DOR 參與在LC3由核到質的過程中(3)。藉由site-directed mutagenesis and protein-protein interaction analysis，作者發現Sirt1在K49和K51的位點將LC3去乙醯化，使LC3能與DOR作用並被運送出核外，進而與其它自噬現象的因子，如ATG7結合作用。總結來說，在細胞飢餓引起的自噬現象中，核內的LC3扮演著重要的角色並藉由乙醯化-去乙醯化進行調控。

參考資料:

1.         Drake, K.R., Kang, M., and Kenworthy, A.K. (2010). Nucleocytoplasmic distribution and dynamics of the autophagosome marker EGFP-LC3. PLoS One 5, e9806.

2.         Lee, I.H., Cao, L., Mostoslavsky, R., Lombard, D.B., Liu, J., Bruns, N.E., Tsokos, M., Alt, F.W., and Finkel, T. (2008). A role for the NAD-dependent deacetylase Sirt1 in the regulation of autophagy. Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 3374-3379.

3.         Nowak, J., Archange, C., Tardivel-Lacombe, J., Pontarotti, P., Pebusque, M.J., Vaccaro, M.I., Velasco, G., Dagorn, J.C., and Iovanna, J.L. (2009). The TP53INP2 protein is required for autophagy in mammalian cells. Mol Biol Cell 20, 870-881.