我園科研人員揭示自噬蛋白ATG14介導PI3K復合體調控植物細胞自噬的機制

自噬（Autophagy）是真核生物細胞內降解蛋白質或細胞器的主要物質周轉途徑之一，在植物生長發(fā)育以及環(huán)境脅迫應答中發(fā)揮重要作用。目前，已有40多個自噬相關基因（AuTophaGy-relatedgene, ATG）被鑒定，根據(jù)不同功能，自噬相關蛋白ATG被分為4個復合體：ATG1蛋白激酶復合體、ATG9復合體、磷脂酰肌醇3-激酶PI3K復合體和ATG5/12/16復合體。在植物中，除了PI3K復合體，其他三個復合體調控自噬的功能已得到了闡釋。酵母中，PI3K復合體可以在其定位的膜上生成磷脂酰肌醇三磷酸PI3P，PI3P在細胞內吞，內體分選和自噬等方面起到了重要作用。PI3K復合體被進一步區(qū)分成復合體I和復合體II，它們共享了三個核心蛋白VPS34，VPS15和ATG6。不同之處在于復合體I含有ATG14，而復合體II由核心蛋白和VPS38組合而成。在植物中，VPS34，VPS15和ATG6的突變體花粉萌發(fā)受阻，無法得到純合突變體；因此，只有通過ATG14和VPS38的研究，才有望揭開PI3K復合體在植物細胞中的功能。

近日，我園劉芬研究員和胡偉明副研究員在The Plant Cell雜志在線發(fā)表題為AUTOPHAGY-RELATED 14 and its associated phosphatidylinositol3-kinase complex promotes autophagy in Arabidopsis的研究論文，揭示了自噬蛋白ATG14介導PI3K復合體調控植物細胞自噬的機制。

該研究首次鑒定了兩個擬南芥ATG14同源基因，分別命名為ATG14a和ATG14b，并證明了ATG14和PI3K復合體成員ATG6存在互作關系。為了研究ATG14的功能，作者通過CRISPR/Cas9和T-DNA的方法得到了ATG14的純和單突變體和雙突變體。研究發(fā)現(xiàn)，atg14a14b雙突變體具有典型的自噬突變體的表型，對營養(yǎng)脅迫敏感并且早衰，突變體中積累了較多的ATG1和ATG8等自噬蛋白，并且自噬小體的數(shù)量顯著下調。

此外，作者通過雜交和大量的篩選工作得到了atg14a14b和vps38的三突變體，三突變體顯著降低了細胞內PI3P的含量，并且和atg14a14b以及vps38相比，更大程度的限制了細胞自噬以及液泡蛋白分選途徑。

綜上所述，該研究填補了PI3K復合體I調控植物細胞自噬研究的空白，并且三突變體的獲得將極大地推動PI3P在植物細胞中的功能研究。

原文鏈接：

http://www.plantcell.org/content/early/2020/09/30/tpc.20.00285