2023年10月5日，生命科学学院杨爱民课题组在生物学领域国际权威期刊Molecular Cell（IF=16.0，Cell子刊）上在线发表题为S-acylationof p62 promotes p62 droplet recruitment into autophagosomes in mammalian autophagy的研究成果，报道了自噬受体p62蛋白S-脂酰化可调控p62介导的选择性自噬，并揭示了S-脂酰化通过促进p62小体与自噬体膜互作从而调控选择性自噬的新机制。
细胞自噬（Autophagy）是真核细胞中一种高度保守、溶酶体依赖的降解途径，对于维持细胞内蛋白稳态具有至关重要的作用。根据被降解底物是否有特异性，自噬可以分为非选择性自噬和选择性自噬。其中，选择性自噬是指可特异性识别待降解货物（cargo），并转运至自噬小体中。自噬小体随后与溶酶体融合，溶酶体内的酸性水解酶水解货物。研究表明，选择性自噬调节异常与神经退行性疾病、癌症等多种人类重大疾病密切相关。自噬受体介导细胞内错误折叠蛋白、蛋白聚集体甚至受损伤细胞器的选择性自噬降解。p62是首个被发现的选择性自噬受体蛋白，可驱动泛素化依赖的自噬降解发生。在细胞内，p62识别货物蛋白上的多聚泛素化链，通过相分离的机制形成p62小体，进而被招募进入自噬小体，最终导致货物蛋白降解。然而，p62小体被自噬小体招募的具体机制尚不清楚。
在本研究中，课题组检测到多种哺乳动物来源p62蛋白确实存在S-脂酰化修饰信号，并进一步鉴定出Cys289和Cys290为修饰位点，筛选获得介导p62蛋白的S-脂酰化和去脂酰化修饰的关键酶分别为酰基转移酶ZDHHC19和硫酯酶APT1。进一步研究发现，S-脂酰化有利于p62蛋白及多聚泛素化蛋白通过自噬途径降解。免疫荧光分析结果表明，S-脂酰化可促进p62小体与自噬小体的共定位，推测S-脂酰化修饰可能增强了p62小体与自噬体膜相互作用。为了验证这一推测，课题组制备了p62-palmitate蛋白偶联物，利用巨型磷脂囊泡结合实验和膜共沉淀实验，发现了脂基化修饰可促进p62与膜的结合，且脂基化修饰的p62与LC3阳性膜的结合效率高于LC3阴性膜。以上结果表明，S-脂酰化增加了p62与自噬体膜的互作，从而促进了自噬小体对p62小体的招募。
总之，该项研究证实了p62蛋白存在翻译后S-脂酰化修饰，并发现了S-脂酰化能增强p62与自噬小体膜的结合，从而促进p62小体进入自噬小体，最终引起p62自身及其携带的货物蛋白被自噬途径降解；相反，S-去脂酰化修饰抑制了p62介导的选择性自噬。该研究首次揭示了蛋白S-脂酰化循环对p62介导的选择性自噬的调控作用及其机制，研究结果不仅从新的层面拓展了对选择性自噬调控的认识，更重要的是为特异性调控选择性自噬的药物开发提供了新的研究思路和理论基础。
生命科学学院杨爱民研究员为该论文通讯作者，2019级博士研究生黄雪为的第一作者，姚佳、刘璐、陈婧和梅礼刚等课题组成员协助完成了部分实验。Edward Tate教授（帝国理工学院）、孔二艳教授（新乡医学院）、孙启明教授（浙江大学）、Dante Neculai教授（浙江大学）、向廷秀教授（重庆大学附属肿瘤医院）和张少林副教授（重庆大学药学院）等为本工作的顺利开展提供了重要的支持。该项研究得到了国家自然科学基金重大研究计划、面上项目、重庆市自然科学基金面上项目和中央高校基本科研业务费“医工融合”等课题的资助。
论文信息：
Xue Huang, Jia Yao, Lu Liu, Jing Chen, Ligang Mei, JingjingHuangfu, Dong Luo, Xinyi Wang, Changhai Lin, Xiaorong Chen, Yi Yang, Sheng Ouyang, Fujing Wei, Zhuolin Wang, Shaolin Zhang, Tingxiu Xiang, Dante Neculai, Qiming Sun, Eryan Kong, Edward W. Tate, Aimin Yang*. S-acylation of p62 promotes p62 droplet recruitment into autophagosomes in mammalian autophagy. Molecular Cell 2023, 83(19): 3485–3501
原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(23)00699-8
