我园科研人员揭示自噬蛋白ATG14介导PI3K复合体调控植物细胞自噬的机制

自噬（Autophagy）是真核生物细胞内降解蛋白质或细胞器的主要物质周转途径之一，在植物生长发育以及环境胁迫应答中发挥重要作用。目前，已有40多个自噬相关基因（AuTophaGy-relatedgene, ATG）被鉴定，根据不同功能，自噬相关蛋白ATG被分为4个复合体：ATG1蛋白激酶复合体、ATG9复合体、磷脂酰肌醇3-激酶PI3K复合体和ATG5/12/16复合体。在植物中，除了PI3K复合体，其他三个复合体调控自噬的功能已得到了阐释。酵母中，PI3K复合体可以在其定位的膜上生成磷脂酰肌醇三磷酸PI3P，PI3P在细胞内吞，内体分选和自噬等方面起到了重要作用。PI3K复合体被进一步区分成复合体I和复合体II，它们共享了三个核心蛋白VPS34，VPS15和ATG6。不同之处在于复合体I含有ATG14，而复合体II由核心蛋白和VPS38组合而成。在植物中，VPS34，VPS15和ATG6的突变体花粉萌发受阻，无法得到纯合突变体；因此，只有通过ATG14和VPS38的研究，才有望揭开PI3K复合体在植物细胞中的功能。

近日，我园刘芬研究员和胡伟明副研究员在The Plant Cell杂志在线发表题为AUTOPHAGY-RELATED 14 and its associated phosphatidylinositol3-kinase complex promotes autophagy in Arabidopsis的研究论文，揭示了自噬蛋白ATG14介导PI3K复合体调控植物细胞自噬的机制。

该研究首次鉴定了两个拟南芥ATG14同源基因，分别命名为ATG14a和ATG14b，并证明了ATG14和PI3K复合体成员ATG6存在互作关系。为了研究ATG14的功能，作者通过CRISPR/Cas9和T-DNA的方法得到了ATG14的纯和单突变体和双突变体。研究发现，atg14a14b双突变体具有典型的自噬突变体的表型，对营养胁迫敏感并且早衰，突变体中积累了较多的ATG1和ATG8等自噬蛋白，并且自噬小体的数量显著下调。

此外，作者通过杂交和大量的筛选工作得到了atg14a14b和vps38的三突变体，三突变体显著降低了细胞内PI3P的含量，并且和atg14a14b以及vps38相比，更大程度的限制了细胞自噬以及液泡蛋白分选途径。

综上所述，该研究填补了PI3K复合体I调控植物细胞自噬研究的空白，并且三突变体的获得将极大地推动PI3P在植物细胞中的功能研究。

原文链接：

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