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生命学院葛亮课题组发现新型聚集体自噬受体CCT2介导固态聚集体的清除

清华新闻网4月2日电 聚集体自噬是清除细胞内毒性蛋白聚集体的重要途径,也是治疗聚集体相关疾病例如神经退行性疾病的重要靶点。在聚集体自噬过程中,自噬体如何选择性地识别蛋白聚集体一直是一个重要问题,而其中的机制也有待进一步研究。传统的聚集体自噬受体(P62、NBR1和TAX1BP1等)通过结合聚集体上的泛素链和自噬体膜上的LC3蛋白来介导聚集体自噬,但由于这些受体结合泛素链这一性质,它们还参与到其他类型的与泛素相关的选择性自噬中。更为重要的是目前所知聚集体自噬受体选择性靶向含有流动性蛋白聚集颗粒,对于致病性的固态聚集体无能为力。因此,想要通过靶向聚集体自噬治疗人类疾病,急需寻找特异的靶向固态聚集体的新型自噬受体。

在此项研究中,清华大学生命学院葛亮课题组发现了一种新型的聚集体自噬受体CCT2,能够促进多种与神经退行性疾病相关的毒性蛋白聚集体的自噬性清除。与传统聚集体自噬受体一样,CCT2能够与LC3和蛋白聚集体结合。不同的是,CCT2通过其顶端结构域(apicaldomain),以非泛素依赖的方式结合蛋白聚集体,这为CCT2特异性地识别聚集体提供了基础。重要的是,研究发现CCT2和传统的聚集体自噬受体在对聚集体状态的选择上有很大的差异:传统的自噬受体更倾向于降解有流动性的液态聚集体,而CCT2则更倾向于选择固态的聚集体。因此相比已知自噬受体,CCT2更有可能在病理状态下发挥作用并成为药物靶点(图1)。

CCT2是分子伴侣Chaperonin复合体的一个亚基,与复合体一起作为分子伴侣帮助错误折叠的蛋白正确地折叠。研究发现,CCT2是以单体形式介导聚集体自噬的,因为只有单体形式的CCT2能够暴露出与LC3的结合位点VLIR结构域。有趣的是,聚集体的存在阻碍了Chaperonin复合体的形成,从而释放出更多的CCT2单体来促进聚集体的清除。CCT2从复合体到单体的转变,使其功能从分子伴侣转变为自噬受体,这既能够在聚集体形成前防止错误折叠的蛋白发聚集,又能在发生聚集后介导聚集体的清除,为维持细胞内的蛋白稳态提供了一种高效的方式(图2)。

图1.聚集体的相变与固化以及CCT2介导固态聚集体的清除

图2.CCT2的分子伴侣和自噬受体功能转换

上述成果于4月1日以“聚集体自噬受体CCT2介导固态聚集体清除”(CCT2 is anaggrephagy receptor for clearance of solid protein aggregates)为题发表在《细胞》(Cell)期刊上。

清华大学生命科学学院葛亮副教授、药学院张敏研究员和浙江大学基础医学院易聪研究员为本文的共同通讯作者,清华大学生命科学学院2017级博士生马欣宇为第一作者,2017级博士生卢彩景为研究作出了重要贡献,浙江大学医学院2020级博士生陈禹亭、清华大学生命科学学院2019级博士生李树林、2020级博士生马宁佳、2018级博士生陶旋参与了实验。李丕龙副教授、邓海腾教授和闫永彬副教授等也对该工作提供了重要帮助。

此研究得到了膜生物学国家重点实验室、国家自然科学基金委、科技部、北京自然科学基金委、浙江省自然科学基金委和清华-北大生命科学联合中心等经费的支持。

论文链接:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00265-3

供稿:生命学院

题图设计:任左莉

编辑:李华山

审核:吕婷

2022年04月02日 16:55:23

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