自噬相关蛋白参与微丝纤维动态变化调控的分子机制

During autophagy, macromolecules and dysfunctional or redundant organelles were recycled to lysosome for degradation. Our studies have shown the actin scaffold assembles inside the central cavity of isolation membrane during autophagy, and some actin binding proteins like CapZ play roles in regulate branch actin network dynamics during this process. There have been several studies focused on the roles of actin filaments in autophagy recently, however there’s barely no report about the autophagy-related genes participate in actin dynamics regulation especially for the branch actin network. Autophagy is induced when cells undergo kinds of stress. Whether the interaction between autophagy proteins and microfilaments related proteins take part in the regulation of the assembly and disassembly of actin network is unknown. We highlight these non-autophagic roles of autophagy-related proteins with the aim of drawing attention to this growing, but unexplored, research topic. In this study, we will observe the difference of the autophagy related genes knockdown or knockout cells, and further demonstrate the mechanism of the regulation. This study will provide some evidence for autophagy related proteins play roles in modulation of vesicle traffic, cell migration and membrane reorganization.

在自噬过程中，细胞内功能紊乱或冗余的生物大分子和细胞器回收至溶酶体中被降解。我们前期的研究中发现微丝纤维在自噬体分离膜双层膜结构内聚合，自噬体形成过程中CapZ等微丝相关蛋白参与自噬体分离膜中微丝纤维动态变化的调控。近年已有数篇文章报道了微丝纤维参与细胞自噬的相关研究，但是目前还没有关于自噬基因参与微丝纤维动态变化尤其是分支状微丝纤维动态变化的相关研究。自噬是应激条件下细胞内发生的生命过程，在非应激条件下，自噬相关蛋白与微丝相关蛋白之间的相互作用是否会对微丝骨架的动态变化进行调控是本项研究想要探讨的论题。在这项研究中我们将通过研究自噬相关基因敲除细胞在非应激条件下微丝纤维特别是分支状微丝纤维的动态变化筛选参与调控自噬相关基因，并通过进一步的研究阐明其影响微丝纤维骨架动态变化的分子机制，为自噬基因参与细胞膜泡运输，细胞迁移和膜重排等过程提供证据。

自噬是真核生物中高度保守的溶酶体降解途径，是真核细胞在自噬相关基因的调控下利用溶酶体降解细胞内受损细胞器、蛋白质等细胞内不必要物质的的过程，是加速细胞新陈代谢的重要生物过程。在营养条件缺乏或其他应激条件下，就会诱导自噬。自噬相关蛋白ATG2在自噬体膜的扩张中起主要作用。细胞的迁移增加和增殖失控是恶性肿瘤的标志。前期研究中我们发现细胞自噬与细胞骨架的密切联系，并提出是否自噬相关基因能够对微丝纤维骨架进行调控。.Atg2是中空管状结构，其主要功能是运输脂质。Atg2可以将富含磷脂酰肌醇-3-磷酸的吞噬体和内质网拴在一起，Atg2的缺失导致了自噬体膜延伸的失败。Atg2结合和转移脂质的能力是自噬体形成必须的，被认为是自噬体扩张的关键。最近研究表明ATG2对于溶酶体损伤的修复也是至关重要的。细胞的运动离不开细胞骨架。微丝维持细胞形态，参与细胞变形运动和细胞分裂等生物过程，使细胞能够运动和收缩。EMT是上皮细胞向有迁移能力的间质细胞转化的过程，可以使肿瘤细胞获得迁移、侵袭的能力。.在本项研究中我们探讨了自噬相关蛋白ATG2基因的敲除影响了细胞的迁移和增殖，通过研究进一步证实了自噬相关蛋白（Atg2）对细胞增殖和迁移的影响及其作用机制。在培养的自噬相关基因敲除的细胞中我们发现，atg2 KO的细胞表现出明显的增殖抑制和迁移速度的降低，再进一步的研究中我们发现，这些与微丝骨架的重排有关。通过信号通路的筛查，我们发现增值的抑制和迁移的阻滞是和AKT信号通路有关。本研究为未来的肿瘤研究提供了一个全新的视角，并从另一个角度阐释了atg2基因的功能。通过本项研究发现ATG2基因敲除显著抑制了细胞的增殖和迁移；ATG2基因的敲除使细胞形态发生改变，黏着斑蛋白（p-Paxilin）和E-cadherin的表达量明显上调，参与了细胞的运动。本项研究发现参与自噬过程并具有脂质转运功能的Atg2蛋白影响了细胞的形态和细胞运动。此项研究可能对自噬相关蛋白Atg2在细胞增殖、迁移等细胞运动方面的功能提出新的见解和认识。