ATG12

▎药明康德内容团队编辑（来源：清华大学） 细胞自噬是真核细胞中保守的降解性代谢通路，在维持细胞内稳态及生存起至关重要的作用，自噬的异常与诸多疾病的发生发展密切相关，例如癌症等。多年来，领域内的科学家一直在试图靶向自噬来治疗癌症。但目前尚未有特异性靶向自噬而治疗癌症的药物被成功开发，其重要原因是导致自噬失调的具体分子事件，特别是癌症相关自噬和生理性自噬（如饥饿诱导的自噬）之间的差异尚未阐明。 随着自噬在肿瘤发生发展过程中调控作用的研究，靶向自噬的肿瘤治疗逐渐变得重要，现在已经报道了通用靶向溶酶体（自噬）的药物氯喹作为肿瘤治疗的自噬通用药物，但是氯喹的非特异性会影响到很多生理过程，如会抑制机体基础自噬和机体的免疫系统，导致靶向自噬抑制肿瘤的临床应用遇到瓶颈。 近日，清华大学生命科学学院葛亮课题组、药学院张敏课题组与广州医科大学冯杜课题组携手合作，在《细胞研究》（Cell Research）杂志上上发表了题为“致癌性RAS通过P38-ULK1-PI4KB轴诱导一种独特形式的非经典自噬”（Oncogenic RAS Induces a Distinctive Form of Non-Canonical Autophagy Mediated by the P38-ULK1-PI4KB Axis）的研究论文。报道了RAS突变肿瘤过程中异常自噬的调控机制 (图1)，并发现异常自噬的特有细胞器，揭示了靶向PI4KB磷酸化可以特异性抑制RAS突变肿瘤的发生发展。与传统自噬通用药物氯喹作用不同，Tat-Pep.1促进CD8+T细胞的浸润。 ▲图1. RINCAA调控机制（图片来源：原始论文[1]） 在该项研究中，研究者以RAS突变的癌症模型探索自噬在肿瘤中的详细分子机制。研究者发现了一种由RAS突变表达诱导的非经典自噬，命名为RINCAA (RAS-Induced non-canonical autophagy via ATG8ylation)。与饥饿诱导的自噬相比较，RINCAA受不同的自噬因子调控，形成ATG8家族蛋白（如LC3和GABARAP）标记的多膜泡和多层结构的非经典自噬体结构，将其命名为RIMMBA (RAS-induced multivesicular/multilaminar bodies of ATG8ylation) (图2) 。 ▲图2.自噬体与RAS诱导的RIMMBA（图片来源：原始论文[1]） RINCAA的一个显著特征是经典自噬通路中的PI3K被替换为PI4KB。研究者鉴定了P38-ULK1-PI4KB-WIPI2级联信号控制这一过程，KRAS激活下游P38通路，进一步促进ULK1的激活。激活的ULK1促进PI4KB在S256和T263位点磷酸化并促进PI4P的产生,WIPI2作为PI4P效应器招募ATG16L1/ATG12-ATG5酯化复合体促进ATG8ylation和非经典自噬体的形成。 在RAS突变的肿瘤细胞系与结直肠癌病人中，PI4KB在S256与T263位点的磷酸化水平均显著上调，表明PI4KB在S256与T263位点的磷酸化可能作为RAS突变肿瘤治疗的一个非经典自噬的特异性靶点。研究者设计并合成的Tat-Pep1底物肽可以靶向抑制PI4KB在S256与T263位点的磷酸化进而抑制RINCAA活性，最终抑制KPC胰腺癌模型的肿瘤生长，延长KPC胰腺癌模型生存期，效果比自噬通用药物氯喹更好。 Tat-Pep1底物肽靶向RINCAA的高特异性同时保持机体的免疫活性，奠定了PI4KB磷酸化可作为一种非常有潜力的靶向自噬的肿瘤治疗靶点。未来基于靶向PI4KB在S256和T263磷酸化的小分子药物也将为临床RAS突变肿瘤病人带来新的希望。 通讯作者为清华大学生命科学学院葛亮副教授、药学院张敏副教授和广州医科大学冯杜教授。清华大学生命科学学院博士后王晓娟、博士后李树林和广州医科大学2021级博士生林士茵（现为广州医科大学附属第二医院博士后）为论文第一作者。清华大学生命科学学院邓海腾教授为该研究提供了宝贵意见，清华大学生命科学学院蛋白质中心冷冻电镜平台工程师李英、博士后韩亚平、2018级博士生王娟娟（已毕业）、2021级博士生黄智颖以及2019级本科生詹童（已毕业）为该研究提供了诸多帮助；该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、新基石科学基金、中国博士后科学基金、清华大学笃实基金和清华大学水木学者项目的支持。 原始论文： [1] Lung-Specific mRNA Delivery by Ionizable Lipids with Defined Structure-Function Relationship and Unique Protein Corona Feature. Advanced Science (2025). https://doi.org/10.1002/advs.202416525 免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。 更多推荐 点个“在看”再走吧~

REYKJAVIK, Iceland, Oct. 29, 2024 /PRNewswire/ --Scientists at deCODE genetics/Amgen, and their collaborators have discovered six novel genes with rare germline variants that associate with cancer risk. The findings are published today in Nature Genetics under the title "Gene-based burden tests of rare germline variants identify six cancer susceptibility genes". Continue Reading Kari Stefansson senior author of the paper, “Gene-based burden tests of rare germline variants identify six cancer susceptibility genes”, published today in Nature Genetics, discusses the paper with Erna V. Ivarsdottir first author on the paper. Kari Stefansson CEO of deCODE genetics and senior author on the paper in Nature Genetics, with Erna V. Ivarsdottir scientists at deCODE genetics and first author. A subset of cancers arises in individuals who are born with rare sequence variants that significantly alter their cancer risk. The discovery of such variants, like those in the BRCA1- and BRCA2 genes, has led to improved early cancer detection and the development of targeted therapies, ultimately reducing the cancer burden and improving prognosis of those carrying these mutations. In this study, the scientists analysed three large genetic datasets from individuals of European descent, including 130,991 cancer patients and 733,486 controls. Through a gene-based burden association analysis across 22 different cancer types, they found four novel genes associated with a risk of developing cancer; the pro-apoptotic BIK for prostate cancer, the autophagy involved ATG12 for colorectal cancer, TG for thyroid cancer, and CMTR2 for both lung cancer and cutaneous melanoma. The relative increase in cancer risk conferred by these variants was substantial (90-295%), but it should be noted that the design of the study does not allow accurate assessment of absolute lifetime cancer risk. Additionally, the researchers found the first genes with rare variants that are associated with a decreased risk of cancer. Specifically, loss of AURKB was found to protect against any cancer type, and loss of PPP1R15A was associated with 53% lower risk of breast cancer. This suggests that inhibition of PPP1R15A may be a therapeutic option for breast cancer. The study revealed new insight into the biological mechanisms involved in cancer predisposition that will hopefully lead to better screening and treatment strategies. Video - Photo - SOURCE deCODE genetics WANT YOUR COMPANY'S NEWS FEATURED ON PRNEWSWIRE.COM? 440k+ Newsrooms & Influencers 9k+ Digital Media Outlets 270k+ Journalists Opted In GET STARTED

导读 “自噬”是细胞的一个自我消化的过程，简单来说，自噬就像是细胞内的“清洁工”，负责清理不再需要或功能异常的“垃圾”。 日本学者大隅良典是这一领域的先驱，凭借自噬相关的研究，他斩获了2016年诺贝尔生理或医学奖。 出生在日本的大隅良典从小就对化学颇感兴趣，20世纪90年代，大隅良典从面包酵母中找到了与自噬有关的关键基因，自那以后，他开启了自噬研究之路，并将这项研究带到了人类细胞之中。 以下是大隅良典的自述。 早年经历与影响 1945年，也就是第二次世界大战结束前半年，我出生在日本福冈。我的父亲叫大雄，是九州大学采矿工程教授；母亲叫诗名。 当时，日本普遍贫穷，甚至经常食不果腹。我是一个体弱多病的孩子，再加上营养不良导致身体更为孱弱。我出生后，母亲患上了肺结核，在床上与病魔抗争了很长时间。我仍然记得她患上脊柱结核后打石膏的样子。 幸运的是，那时夏威夷的一位友人向我父母寄来了新研发的抗生素，正是这及时的援助让我的母亲得以康复。虽然当时的我对这些药物的具体意义并不完全理解，但“链霉素”、“青霉素”等名词却在我心中留下了深深的烙印。大约在我8岁那年，母亲终于能够重拾正常的生活。与此同时，比我大12岁的哥哥大助顺利考入东京大学文学系，他在我上小学时已经是个大学生了。在父亲、两位姐姐礼子和文子，以及众多亲友的支持下，我顺利度过了那段充满挑战的日子。倘若那时我能遇到一位出类拔萃的医生，或许我会走上医学的道路。然而，我心中始终燃烧着成为科学家的梦想，这梦想在父母的期望中得到了鼓舞。 我在一个充满自然气息的环境中成长，我的家四周环绕着稻田、溪流、山丘和大海。我的童年时光大多在户外度过，捕捉鱼类、采摘野果。在小学期间，我对昆虫的收集产生了浓厚的兴趣，花费大量的时间去寻找各种奇特的昆虫标本。夜晚，我会仰望星空，尝试记住每一颗星星和星座的名字。然而，这些兴趣并未得到专业的培养，最终只成为了我童年时期的美好回忆，而非终身热爱的追求。每当哥哥从东京大学放假回家，他总会带回一些书籍，其中不乏精心挑选的科学类读物。这些书籍大大拓宽了我对学校之外世界的认知。尽管我体质较弱，既无运动天赋，也不擅长文学，但我仍然努力在学校取得优异的成绩。 图1. 1951年在福冈拍摄的全家福（父母、哥哥和两个姐姐）。 在高中期间，我加入了化学俱乐部，我们会在其中混合各种化学物质，并喜欢观察它们之间的反应。我清楚地记得琼脂中“列桑格现象”（Liesegang phenomenon）的美，但当时我并不知道如何分析它。由于我希望成为一名化学家，因此选择了以化学见长的东京大学就读。 然而，化学课程却并没有激发我的兴趣，我经历了一段不确定的时期，甚至为我的未来感到苦恼。幸运的是，当时分子生物学领域刚刚兴起，于是我决定专攻这一领域。本科毕业后我加入了今堀和男（Kazutomo Imahori）的实验室，他是当时日本少数几个拥有分子生物学实验室的科学家之一。 今堀和男的研究领域是物理化学，用于评估蛋白质与核酸之间的相互作用。在前田昭（Akio Maeda）的指导下，我开始研究核糖体亚基在蛋白质合成中的作用。尽管我无法得出特别有趣的结果，但我在今堀实验室的时光令人兴奋，因为我们参与了快速发展领域的工作，我第一次体验到了实验工作的乐趣。这段经历还让我对细胞内蛋白质合成的连续性有了深刻的认识。    图2. 1967年高中化学俱乐部。 在我研究生学习期间，大学学生抗议活动非常多，而东京大学在这一时期正处于社会辩论和社会变革的中心。我在这段时间里意识到，我们必须关注社会发展和社会的方向，为了参加讨论和示威活动，我也因此无法完全专注于实验室工作。 从攻读博士学位第二年开始，我决定转到京都大学，前田昭此时已经是副教授，他加入了新成立的生物物理系。京都大学提供了一个非常自由的环境，我在化学系生物化学实验室中遇到了一群才华横溢的新学生和朋友。在研究过程中，我对大肠杆菌素E3产生了兴趣，它能够穿过细菌细胞膜并立即抑制蛋白质合成。这一时期，我对生物膜的兴趣不断增长。 一年后的1971年，我与中泽麻里子（Mariko Nakazawa）结婚，她在我之后两年加入了今堀实验室。我们结婚后在京都度过了非常令人难忘的一年。然而不久后，中泽麻里子意外地怀孕了，她也因此返回了东京。为了支持我们的新家庭，她成功申请加入了新成立的三菱生命科学研究所。我也回到东京，选择跟随今堀和男，此时他已经转到了东京大学的农学院，我在那之后勉强完成了论文，获得了博士学位。    图3.（a）今堀和男和（b）安良浩二。 当时，要获得一个良好的学术职位并不容易。由于细胞生物学领域刚刚开始兴起，今堀和男建议我前往洛克菲勒大学的G. M. 埃德尔曼（G. M. Edelman）实验室工作。当时，今堀和男以前的学生伊原一朗（Ichiro Yahara）在那里表现很好，也因此我很快就获得了一个岗位。这是我第一次离开日本，而且与我之前的工作领域大不相同，所以我一度非常迷茫。我的妻子在获知后决定离开研究所，和我一起去纽约。幸运的是，中泽麻里子很快在同一所大学的诺顿·辛德（Norton Zinder）实验室找到了一个研究职位。 最初，我研究的是淋巴细胞的丝裂原，但埃德尔曼决定将实验室的重点转向小鼠发育，于是我参与了建立体外小鼠受精系统的工作。我之前只处理过大肠杆菌，因此我每天都会为如何用少量卵子捕捉早期发育过程而苦恼。不久之后，迈克·贾兹温斯基（Mike Jazwinski）从亚瑟·科尔伯格（Arthur Kornberg）的实验室转到我们的实验室。受哈特韦尔（Hartwell）发现cdc突变体的启发，我们开始了一个项目，旨在揭示酵母中DNA复制起始的机制，我加入了这个项目。我们原计划使用密度梯度离心法在这个项目中使用分离的细胞核，但很难获得未受损的细胞核。我注意到试管顶部有一层白色物质，当我出于好奇在显微镜下观察这层物质时，我意识到我们还在分离高度纯化的液泡。这给我留下了深刻的印象，并是我走向今天这个位置的众多偶然环节之一。    图4. 大隅良典和中泽麻里子于1971年和2015年。 1977年秋天，东京大学理学院的安良浩二（Yasuhiro Anraku）教授邀请我回到日本担任他的实验室的助理教授，尽管我刚开始研究酵母DNA复制起始的工作，但还是决定尽快回到日本。1977年12月，我带着当时即将满6岁的儿子回到了日本，而中泽麻里子则和我们在纽约刚出生的第二个儿子一起多待了几个月，以完成她在辛德实验室的工作。 安良浩二实验室以其在E. coli中的转运蛋白和呼吸机制方面的工作而闻名，但安良浩二允许我开始一个关于酵母的项目。回想起来，我真的很感激安良浩二给我的这个机会。 我最终决定不去研究质膜，而是液泡的膜，这是一种细胞器。当时，液泡被认为是细胞的“垃圾场”，因此很少有科学家对它感兴趣，但我在植物学系的位置以及毗邻马益泽正志（Masashi Tazawa）实验室的位置使我相信液泡是一个被低估的、迷人的细胞器。我相信许多酵母研究人员都认为这是一个奇怪的项目选择。    很快，我开发了一种从高度纯化的液泡中分离液泡膜囊泡的程序。虽然液泡占细胞体积的大约四分之一，但我只能获得少量液泡膜，但这足以证明液泡膜上氨基酸和钙的主动转运。此外，我们是第一个展示新型质子泵V型ATP酶的团队，它为液泡转运提供了驱动力，这些工作是与已故的嘉数嘉美和日本田内悦子合作的成果。此后，V型ATP酶的结构和功能研究成为了一个活跃的研究领域，一直持续到今天。 搬到小田原并发现自噬 在对液泡膜进行了10年的研究之后，我获得了东京大学文理学院（小田原校区）的副教授职位，并建立了自己的实验室——只有我一个人。 我的实验室设备非常简陋，只有一台摇床、一个培养箱、一个分光光度计、一台基础光学显微镜和几个其他仪器。我意识到这是一个开始全新课题的难得机会，于是在我们部门的第一次会议上宣布我将研究液泡的溶解功能。然而，我并没有精心策划的策略来研究这个问题。 由于液泡是一个包含多种溶解酶的酸性区室，我推测这个细胞器将发挥与哺乳动物溶酶体类似的作用。将可能有害的降解过程隔离在膜区室中是有生物学意义的，但当时我知道，如果这是真的，那么需要降解的物质必须穿过液泡膜，这表明这需要细胞生物学的方法，并不容易解决。那时候，我关于蛋白质降解的研究源于对液泡的研究，那一年我43岁。 图5. 东京大学实验室的首批成员 溶酶体是克里斯蒂安·德迪夫（Christian de Duve）于1955年发现的，不久后，洛克菲勒大学的研究人员通过电子显微镜观察到溶酶体接收来自细胞外和细胞质的物质。德迪夫用希腊语“self-eating”一词来描述这种现象，意为“自我吞噬”。虽然像格伦·莫蒂莫尔（Glenn Mortimore）和佩尔·塞格伦（Per Seglen），对自噬的调节和复杂的膜动力学进行了深入的分析，但当我加入这一领域时，问题比答案多得多。哺乳动物细胞中溶酶体和膜动力学的复杂性阻碍了自噬机制的揭示。德迪夫的实验室与埃德尔曼的实验室在同一座大楼里，虽然我有来自他实验室的朋友，但我从未有机会在洛克菲勒大学与这位伟大的科学家见面。 今天的光学显微镜，包括荧光显微镜，都是先进的仪器，但在那个时代，光学显微镜的功率有限，很难获得关于细胞内的信息，特别是在对于微小的酵母细胞研究的时候。然而，可以在相差显微镜下清晰地观察到酵母液泡。液泡内部有点像低蛋白浓度的盐溶液，因此我知道由于折射率的不同，很容易检测到液泡内的结构。之后我每天都会在显微镜下观察液泡，我想我可能在这些年里比任何人都更长时间地观察酵母细胞！ 首先，我寻找了一种条件，使酵母能够分解自己的蛋白质，并确定了孢子形成是最佳候选。这种从营养生长细胞到通过减数分裂产生四个孢子的戏剧性变化是由氮的环境耗竭引起的。由于氮是蛋白质的主要成分，我推测这种剧烈的细胞重塑所需的蛋白质合成必须依赖于细胞自身蛋白质的周转。因此，我密切观察了孢子形成过程中的液泡形态，但没有观察到任何明显的变化。    有一天，我突然设想，如果我使用一种缺乏液泡蛋白酶的细胞，那么被输送到液泡中进行降解的结构将保留在这个细胞器中，并可能可见。幸运的是，伊丽莎白·琼斯（Elizabeth Jones）已经构建了缺乏液泡蛋白酶的菌株，并且作为酵母社区共享精神的典范，将它们存放在了加州大学伯克利分校的酵母遗传种质中心，因此我立即请求将它们送到我的实验室。当它们到达时，我使它们处于氮饥饿状态并在显微镜下观察。我观察到液泡内有小的球形结构在剧烈移动。这些结构在氮饥饿开始后30分钟内出现，并在几小时内完全填充了液泡。在这个原本平静的酵母细胞中，这种明显的表型真的打动了我，我清晰地记得盯着显微镜看了好几个小时，甚至于无法移开视线。这些结构在野生型细胞中会立即降解，这就是为什么它们从未被正确记录的原因。 我很幸运有两个原因：首先，液泡内的结构，我们现在称之为自噬体，足够大，可以在显微镜下看到； 其次，自噬体通过布朗运动产生的强烈运动使得它们在液泡中的积累很容易被注意到，即使使用基础光学显微镜也是如此。这一现象的发现决定了我职业生涯的剩余部分。 我决定立即通过电子显微镜确定这一现象的原因，并寻求了美寿巴（Misuzu Baba）以及大须美佐子（Masako Osumi）的帮助。他们拍摄的图像美得令人惊叹，为酵母自噬的特征性膜现象提供了确凿的证据。这些图像显示，自噬体与细胞质具有相同的核糖体密度，以及各种细胞质结构和细胞器，这表明自噬是一个非选择性的降解过程。这些实验为我们提供了当前对与自噬相关的膜动力学的理解。虽然液泡比哺乳动物的溶酶体大得多，但我们观察到的整个过程在拓扑结构上与哺乳动物细胞中的巨自噬相同，证实了酵母可以作为研究自噬的模式生物。    酵母作为模式生物最吸引人的特点是其遗传可操作性，这使它在解析复杂的生物现象方面具有巨大的优势。对我影响很大的两个重要例子是李·哈特韦尔（Lee Hartwell）的cdc突变体鉴定及其在细胞周期中的作用，以及兰迪·谢克曼的sec突变体分离及其在膜转运中的作用。 由于我们对参与自噬的基因和蛋白质一无所知，因此第一步是分离出自噬缺陷突变体。但是当时，我们监测自噬的唯一方法就是观察液泡内自噬体的积累。我第一位硕士生塚田美纪（Miki Tsukada）在我们工作的这个阶段发挥了核心作用。她取出了数千个诱变细胞，分别使它们处于饥饿状态，然后检查液泡内是否存在缺少自噬体的突变体。这种方法使我们发现了第一个自噬突变菌株，我们将其命名为apg1。在这个菌株中无法诱导蛋白质降解，这使我们确信自噬体确实是饥饿期间负责降解的。正如我们所预料的，我们还发现，纯合二倍体突变体不能产生孢子。然而，在营养丰富的条件下，apg1菌株与野生型细胞之间并没有观察到差异，液泡功能或分泌也没有明显的缺陷。 很快我们就发现，与野生型细胞相比，apg1细胞在氮饥饿期间迅速失去活力。我们假设这一表型是由自噬缺陷引起的，因此我们接下来进行了一项初步的活力评估筛选。通过分离活力降低的菌株，然后检查这些菌株在自噬方面的形态缺陷，我们能够在一次筛选中鉴定出大约100个自噬缺陷菌株。进一步的遗传分析表明，这些菌株中有14个是互补组。根据我们目前对自噬的理解，这一筛选非常有效。我们最初预测这些突变体将在自噬过程的不同阶段表现出缺陷，但令人惊讶的是，它们都对自噬体的形成至关重要，这是自噬过程中最重要的一步。    接下来，我们着手克隆并鉴定筛选中观察到的突变表型所涉及的基因。塚田首先成功克隆了APG1基因，这使我们了解到该基因编码一种蛋白激酶。然而，我们还发现，剩余的基因编码对自噬至关重要的未表征蛋白质，但在营养丰富条件下对生长不是必需的。因此，我们无法推断出它们的功能，并经历了一段无法发表我们激动人心的发现的困难时期。尽管我们取得了快速的进展，但自噬基因仍然逃脱了全世界酵母遗传综合分析中其他研究人员的关注。我怀疑这是因为研究人员对必需基因感兴趣，这些基因通常被定义为在营养丰富培养基中无法存活的基因。此时，武田信司也开发了一种自噬活性的定量测定方法，即至今仍广泛使用的Pho8Li60测定法。这些发展共同为我们后续的自噬分子机制研究奠定了基础。 这就是我在东京大学那个小实验室里开始自噬研究的经历。从发现自噬到开始表征Atg基因，整个过程在八年内在驹场（日本东京都目黑区的一个町）完成。 国家基础生物学研究所 下一个阶段开始于1996年。 当时我被选为位于冈崎的国家基础生物学研究所（NIBB）的教授。该机构为基础生物学提供了非常有利的环境，我选择了三名研究人员加入我们的团队：来自关西医学院的吉本大蔵（Tamotsu Yoshimori），他在哺乳动物细胞中整合我们在酵母中的发现；野田武司（Takeshi Noda），他是我们在駒場实验室的第一个博士生；以及在美国约翰·霍普金斯大学学习过的河村良明（Yoshiaki Kamada）。第二年，前东京医科大学临床医生水岛伸（Noboru Mizushima）也加入实验室，成为日本学术振兴会（JSPS）的博士后研究员，后来成为助理教授。从那时起，来自日本各地的研究生和博士后加入了我们的实验室，我们进入了研究的最富有成果的时期。在NIBB，我们能够创造出一个真正独特的研究环境，将我们的工作扩展到包括哺乳动物细胞和植物细胞，这对该领域的发展非常重要。我们实验室的大多数成员都住在NIBB附近，由于吉本大蔵和我在这段时间都在外工作，我们经常工作到深夜，边喝啤酒边讨论科学。    我原本预计分离自噬所需的所有基因将需要很长时间，但感谢我妻子实验室的合作，该实验室在东京理科大学帮助我们进行克隆，以及1996年对整个酵母基因组的测序，我们能够在相对较短的时间内阐明几乎所有APG基因的遗传背景           图6. 2003年国家基础生物学研究所的大隅实验室。 之后，我们着手鉴定已表征的Apg蛋白的相互作用蛋白，并能够在氮饥饿条件下自信地鉴定出对自噬至关重要的所有18个基因。由迈克尔·图姆（Michael Thumm）领导的一个团队正在研究在饥饿条件下使用抗体降低蛋白质水平，并紧跟在我们团队之后，使用“aut”别名命名他们发现的基因。与此同时，丹·克利翁斯基（Dan Klionsky）的团队正在研究氨基肽酶Ape1从细胞质到液泡靶向的传递，现在被称为Cvt途径，他们使用“cvt”别名来识别基因。该途径实际上是负责Ape1成熟的生物合成途径。通过我们团队的协作，我们确定这一过程是通过类似膜的现象发生的，这些现象依赖于核心自噬机制和非常有选择性地隔离Ape1以传递到液泡。因此，克利翁斯基的团队发现了Cvt途径，这成为选择性自噬这一主要领域的重要模型。    随着多个团队在酵母中继续分离出具有自噬缺陷的突变菌株，我们集体决定在ATG别名下统一基因名称，以简化该领域的命名。由于我们团队鉴定了大多数关键的自噬相关基因，因此在我们团队为APG基因命名时使用的基因编号在这一系统中得到了保留。随着进一步鉴定自噬相关基因，其中大多数涉及选择性自噬，ATG基因的数量现已达到41个。 在我们在NIBB任职期间，随着我们开始研究ATG基因产物以深入了解其功能，重要的发现接踵而至。水岛伸在他的研究中取得了第一个重要突破，研究对象是最近克隆的Atg12蛋白。他发现了一个复杂的共轭系统，它以泛素样的方式起作用，产生Atg12-Atg5-Atg16复合物二聚体，这对自噬至关重要。另外两名研究生，高义切里佐（Takayoshi Kirisako）和一村吉信（Yoshinobu Ichimura），也发现了另一个泛素样共轭系统，该系统不同寻常地导致Atg8与膜磷脂磷脂酰乙醇胺结合。Atg8的同源物很快被吉本大蔵在哺乳动物中和我们的团队在植物中鉴定出来，它在整个自噬过程中的所有阶段都与自噬体相关，因此被广泛用作自噬进展的标记。因此，我们了解到近一半的必需Atg蛋白仅参与两个共轭反应。这些反应所涉及的复合物的重要结构细节得益于我们与稻垣冬彦（Fuyuhiko Inagaki）和野田伸生（Nobuo Noda）的团队之间的紧密合作而得以解决。 随着自噬特异性PI3激酶复合物的鉴定，我们将其命名为PI3激酶复合物I，从而获得了更多详细信息。木原明生（Akio Kihara）的研究表明，Atg6实际上只是斯科特·埃姆尔（Scott Emr）的团队最近鉴定出的Vps30蛋白，即液泡蛋白分选途径中的蛋白。Vps30是PI3激酶复合物的一个组成部分，我们随后发现Atg14使该复合物在自噬中发挥了特定作用。PI3激酶复合物I的另一个特定成分Atg38最近被荒木康弘（Yasuhiro Araki）发现。同时，我们还发现了Atg13在激活Atg1激酶功能方面的重要作用，并确定了Atg17、Atg29和Atg31是形成自噬诱导所必需的复合物，这在饥饿条件下尤为重要。随着我们对Atg9、Atg18和Atg2的研究，我们很快将饥饿条件下对自噬至关重要的所有18个基因分为六个功能组。铃木久仁里（Kuninori Suzuki）进一步探索了这一点，他使用荧光显微镜发现了前自噬体结构（PAS），这是一种动态结构，所有Atg蛋白至少部分组装于此，并精细协调自噬体的形成。铃木久仁里的工作还表明，Atg蛋白以分层的方式与PAS结合，以在自噬中发挥其重要作用，这进一步揭示了自噬的机制。    ATG基因的鉴定彻底改变了自噬研究。其中一个重要例子是水岛伸使用带有GFP标记的LC3转基因小鼠展示哺乳动物中自噬的进展，以及他成功生成了首个Atg5自噬敲除小鼠。加上小松正明（Masaaki Komatsu）在小鼠中敲除Atg7的研究，这些研究改变了我们对哺乳动物细胞中自噬的理解，并推动了世界各地对各种细胞、组织、器官和整个生物体中ATG基因的广泛遗传操作。这一运动有助于揭示自噬的多种生理功能。其中，自噬的回收功能是细胞中最基本的，有助于应对常见的营养限制挑战。但自噬不仅对营养回收很重要：它还涉及经常选择性地清除不必要的或有害的细胞内成分，这对于维持细胞内环境非常重要。最近，蛋白质、超分子结构和细胞器的选择性消除已成为核心自噬机制在生理上重要的应用。其中特别突出的一个例子是备受关注的选择性线粒体自噬或线粒体自噬领域。通过自噬清除老化和可能受损的线粒体可确保高效的能量产生和健康的细胞内环境，这强调了自噬与细胞的精细整合。 在东京工业大学我最后一个实验室 即使在像酵母细胞这样看似简单的生物体中，仍有许多谜团尚未解开。因此，自从吉本大蔵和水岛伸成立自己的研究小组以来，我的实验室一直专注于酵母研究，已有13年之久。 2009年，我的职业生涯又发生了另一个重要变化。东京工业大学向我提供了一个拥有先进设施的特聘教授职位，于是我决定返回东京地区。与小林仁志（Hitoshi Nakatogawa）和铃木教授担任助理教授，以及后来的山下早苗（Hayashi Yamomoto），我们成立了一个新的实验室。我带了很多来自冈崎的同事到这个新设施。我们专注于一个主题，即通过Atg蛋白的功能分析，研究自噬体的形成过程。最近，我们发现了PAS形成的早期步骤是如何组织的。另一个让我们感兴趣的研究领域是酵母的选择性自噬机制。在这个领域，我们也能够识别出各种目标选择的受体。小林仁志发现了内质网和细胞核降解的新型受体。 图7. 2015年东京大学大隅良典研究组成员 现在，我的实验室已经将研究重点转移到自噬的生理意义上。为了回到我职业生涯开始时让我着迷的原始问题——自噬降解是什么、何时、如何以及为什么——我们需要系统地考虑细胞在各种环境条件下的存在。今年，我们在东京工业大学成立了一个研究单位，并与川又友子（Tomoko Kawamata）担任助理教授，我们现在正在运行一个主要由博士后研究人员组成的实验室，这将是我最后一个实验室。在这里，我们正在努力解决那些我认为对深化我们对自噬的理解非常重要的原始问题。酵母仍然是一个极其强大的模式生物，随着新的生物化学技术的不断发展，我相信我们仍然可以做出许多开创性的贡献，特别是在确定自噬的诱导条件和各种模式方面。这些贡献将不可避免地评估自噬降解产生的产物，它们从液泡中导出的机制，以及它们对细胞代谢的影响。作为一种基本的细胞过程，自噬直接和间接地与一系列细胞通路相关联，而开发能够让我们掌握这种机制微妙特征的定量方法至关重要。对自噬的更好理解有望帮助我们阐明遗传学、表型和疾病之间的模糊关系。    自噬研究仍处于初级阶段，特别是我们对自噬生理作用的理解还处在起步阶段。当然，我很高兴我们能够揭示出有关自噬及其相关表型的如此复杂的细节，该领域吸引了世界各地的关注，这非常令人兴奋。但我最感激的是多年来与我一起工作的许多优秀的同事。我始终受好奇心驱使，而不是追求立即的实际成果，我很幸运能与欣赏基础研究重要性的博士后研究人员和研究生一起工作。他们中的许多人分享了我对研究困难项目的热情，这些项目并不总是能立即得出结果，而令人欣慰的是，他们中的许多人继续在各大学作为研究人员推动这一领域的发展。多年来，我也非常幸运能与许多合作者一起工作，他们在我们的研究过程中给予了帮助。特别是我想提到两位与我们合作了十多年，对Atg蛋白进行系统性结构分析的研究人员的贡献：目前在日本微生物化学研究所工作的野节伸吾（Nobuo Noda）和令人遗憾的是在2016年去世的稻垣文彦（Fuyuhiko Inagaki）。我非常感谢他们多年来的合作。 图8. 2016年大隅良典一家 我对自噬研究所表现出的兴趣深感感动，对我来说，这代表了过去28年不可思议的旅程。这一切要归功于对我们基础研究的资助支持，这对我们的事业至关重要。如果我们的工作能够触发人们对生命的理解，那么作为基础科学家，这将是我最大的快乐和荣幸。我满怀期待地期待着该领域在未来的持续发展。 参考资料 Yoshinori Ohsumi Biographical.The Nobel Prize.      封面图来源：正文 版权声明/免责声明 本文为授权转载文章。 本文仅作信息交流之目的，不提供任何商用、医用、投资用建议。 文中图片、视频、字体、音乐等素材或为药时代购买的授权正版作品，或来自微信公共图片库，或取自公司官网/网络，部分素材根据CC0协议使用，版权归拥有者，药时代尽力注明来源。 如有任何问题，请与我们联系。 衷心感谢! 药时代官方网站:www.drugtimes.cn 联系方式: 电话:13651980212 微信:27674131 邮箱:contact@drugtimes.cn 「K药」新增的 “潜在” 业绩 再试一次！辉瑞“复活”其口服GLP-1RA “神药” 罗沙司他的前世今生 点击这里，发现价值信息！