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强磁场中心揭示ULK1/ATG13调控有丝分裂期自噬及肿瘤生长的重要机制
2020-06-11| 作者:李志元 | 【 【打印】【关闭】

中科院合肥研究院强磁场中心张欣课题组在生物学权威期刊PLOS Biology上发表题为“ULK1-ATG13 and their mitotic phospho-regulation by CDK1 connect autophagy to cell cycle”的研究论文,发现ULK1/ATG13调控有丝分裂期自噬及肿瘤生长的重要机制。

自噬和细胞周期调控都是极其动态的基本生物学过程,而自噬在细胞周期调控中的功能与分子机制还不清楚。自噬是真核生物中发现的保守降解机制,主要有自噬相关蛋白(ATG)执行自噬过程,ULK1/ATG13是最上游的自噬起始复合物。细胞周期由间期和分裂期组成;一般而言,非同步化细胞中细胞间期和分裂期时间比例是95%、5%。在非同步化细胞中,ULK1/ATG13主要受到mTORC1和AMPK磷酸化以调控自噬起始。然而,在有丝分裂期及细胞周期各阶段,ULK1/ATG13的磷酸化调控及功能尚不清楚。

本工作研究发现:自噬起始蛋白ULK1/ATG13受到了细胞周期最重要激酶CDK1的磷酸化调控,以促进有丝分裂期自噬及细胞周期进程;另一方面发现ULK1/ATG13复合物双敲除不仅能够显著抑制肿瘤细胞生长,而且荷瘤小鼠模型显示对肿瘤抑制的效果达到了95%。

因在细胞自噬机制方面的发现而获得2016年诺贝尔生理或医学奖的大隅良典(Yoshinori Ohsumi)对本项工作进行了专评,发表在同期的PLOS Biology上,题为“Mitotic phosphorylation of the ULK complex regulates cell cycle progression”。专评指出:“In this issue, Li and colleagues report that cyclin-dependent kinase 1 (CDK1) phosphorylates the ULK complex during mitosis. This phosphorylation induces autophagy and, surprisingly, is shown to drive cell cycle progression(在本刊中,李等人发现了CDK1在有丝分裂期磷酸化ULK1复合物。这种磷酸化诱导自噬,并且出人意料的可以驱动细胞周期进程). This work reveals a yet-unappreciated role for autophagy in cell cycle progression and enhances our understanding of the specific phase-dependent autophagy regulation during cellular growth and proliferation(这项工作揭示了自噬在细胞周期进程中的作用,并加强了我们对细胞生长和增殖特定时相中自噬调控的理解)”。专评链接:(https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000718)。

助理研究员李志元为该论文第一作者兼共通讯作者,博士后田小飞、助理研究员纪新苗、研究生王君君、陈含笑及王冬梅参与了该工作,张欣研究员为通讯作者。该项工作得到了国家重点研发项目、合肥物质科学技术中心重要/创新项目培育基金、合肥研究院十三五重点项目及院长基金、国家自然科学基金和安徽省基金的支持。

原文链接:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000288

   

  上图显示CDK1介导的ULK1/ATG13磷酸化促进有丝分裂期自噬,下图显示ULK1/ATG13敲除在荷瘤小鼠模型中对肿瘤的抑制。

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