💡这项突破是什么?
中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室潘李锋课题组在自噬相关蛋白WIPI2b结合ATG16L1的分子机制方面取得新进展，相关研究成果于2023年3月9日发表在《Nature Communications》上。
巨自噬是真核细胞中一种高度保守的降解途径，通过形成双层膜的自噬体包裹待降解的底物，并将其运输至溶酶体进行降解。自噬体的形成依赖于一系列核心自噬蛋白的协同作用。其中，ATG16L1是ATG12-ATG5-ATG16L1复合物的组成部分，在自噬体膜的延伸过程中发挥重要作用。WIPI2b作为磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P）的效应蛋白，能够识别自噬体膜上的PI3P，并招募ATG12-ATG5-ATG16L1复合物至自噬体膜上，促进自噬体的延伸。然而，WIPI2b与ATG16L1相互作用的分子机制尚不清楚。
潘李锋课题组通过生化与结构生物学手段，解析了WIPI2b与ATG16L1复合物的晶体结构，分辨率达到2.3 Å。结构分析表明，ATG16L1通过其N端的两个螺旋（WBS1和WBS2）结合WIPI2b的同一个口袋。进一步研究发现，ATG16L1的WBS1和WBS2竞争结合WIPI2b的同一个口袋，但是根据结构建模的结果，ATG16L1与WIPI2b能以2:4的化学剂量比形成复合物。值得注意的是，ATG16L1的WBS1位点只存在于哺乳动物中，而WBS2在酵母和哺乳动物中都很保守。为了进一步明确WBS2位点的自噬功能，该团队利用CRISPR-Cas9系统在HeLa细胞系中成功敲除了ATG16L1基因，并设计回补了ATG16L1突变体D164R（破坏WBS2位点）、L224Q（破坏WBS1位点）、DRLQ（同时破坏WBS1和WBS2位点）和野生型的ATG16L1。后续通过检测p62的降解程度以及LC3B的脂质化修饰程度，该团队发现ATG16L1的WBS2位点对于自噬的正常进行是不可或缺的，而ATG16L1的WBS1位点则起到进一步促进自噬流的作用。总之，本项研究工作对核心自噬蛋白WIPI2b和ATG16L1之间的相互作用进行了详尽的生化和结构表征，首次揭示了ATG16L1以双结合位点模式结合WIPI2b的分子机制，并通过相关的细胞功能实验验证了ATG16L1和WIPI2b的双位点结合模式在经典自噬过程中的重要作用，为进一步理解巨自噬过程的分子机制奠定了基础。
图1. WIPI2b结合ATG16L1的分子机制
潘李锋课题组已毕业的博士生龚新宇为本文的第一作者。上述研究工作得到国家自然科学基金委、科技部、上海市科委、中科院和生命有机化学国家重点实验室的资助。
