Sirt1调控核内LC3脱乙酰化在自噬中的作用研究

摘要

细胞自噬是真核生物中高度保守的对细胞内物质进行周转的重要过程，该过程中胞内组分被双层膜结构的自噬小泡包裹后送入溶酶体进行降解并得以循环利用。微管相关蛋白1轻链3（microtubule-associated protein light chain3，LC3）作为极其重要的自噬相关蛋白(Autophagy-related gene，Atg)，被招募到自噬泡膜表面后对自噬泡的形成及其与溶酶体的融合至关重要。虽然LC3在细胞质中大量表达并发挥自噬功能，然而大量研究表明其在细胞核内也有较强分布，但细胞核内定位的LC3的功能和必要性目前并不清楚。通过本课题的研究我们证实了LC3在核内的脱乙酰化在自噬泡形成的过程中发挥了重要作用。我们发现，饥饿和雷帕霉素（Rapamycin）可以诱导细胞核内LC3移位到细胞质，并且成为自噬泡膜结合形式LC3的主要来源。我们鉴定了LC3的出核转运蛋白DOR(Diabetesand Obesity Regulated gene)，发现LC3在细胞核内被去乙酰化酶Sirtl脱乙酰化后才能与DOR相互作用而出核。利用高表达Sirtl来降低LC3的乙酰化水平后，我们观察到LC3的出核和自噬泡的形成，反之，通过siRNA干扰Sirt1的表达来升高LC3的乙酰化则抑制了饥饿诱导的LC3的出核及自噬。我们进一步鉴定了LC3分子内的两个主要的乙酰化位点:赖氨酸49(K49)和K51，体外生化实验表明这两个位点的脱乙酰化对于LC3识别其脂质化修饰中的关键酶(Atg7)从而结合到自噬泡膜表面是必须的，我们观察到不能脱乙酰化的LC3就不能参与自噬泡的形成。我们的结果提示，LC3分子在细胞核内被Sirtl脱乙酰化是LC3脂质化修饰乃至自噬泡最终形成的一个关键步骤。