上期主要介紹了自噬小體與溶酶體融合形成自噬溶酶體的分子機制，那么自噬小體和溶酶體是如何“相遇”的呢？本期就來詳細講講自噬小體和溶酶體的運輸機制以及形成自噬溶酶體的關(guān)鍵蛋白在其中發(fā)揮的作用。

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自噬小體和溶酶體的運輸機制（圖1）

自噬小體在細胞質(zhì)中生成，而溶酶體主要位于核周區(qū)域。自噬小體需經(jīng)過動力蛋白（Dynein）介導的反向運輸，溶酶體則需經(jīng)過驅(qū)動蛋白（Kinesin）介導的正向運輸，這使得兩個區(qū)室能夠相遇和融合[1]。

溶酶體的正向運輸使其與自噬小體融合。正向運輸由晚期核內(nèi)體/溶酶體相關(guān)的多亞基BORC復合物介導，該復合物募集小GTP酶ARL8，促進ARL8依賴的與驅(qū)動蛋白運動的偶聯(lián)，BORC復合物的缺失則會降低外周自噬小體與溶酶體的融合效率[2-3]。RAB7效應物FYCO1也作為驅(qū)動蛋白的接頭蛋白，介導晚期核內(nèi)體/溶酶體的正向運輸。而自噬小體進行反向運輸是由RAB7及其效應蛋白RILP和ORP1L介導的[2]。

自噬小體和晚期內(nèi)體/溶酶體的運輸與拴系因子的募集密切相關(guān)。HOPS復合體可以被ARL8 或ORP1L - RAB7-RILP復合體招募[3]，從而實現(xiàn)自噬小體和晚期內(nèi)體/溶酶體的融合，這一過程也可以通過PLEKHM1蛋白發(fā)生[4]。

圖1?自噬小體和晚期內(nèi)體/溶酶體的運輸和融合[5]

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自噬溶酶體形成的調(diào)節(jié)機制

自噬小體與晚期內(nèi)體/溶酶體的融合過程主要由可溶性N -乙基馬來酰亞胺敏感因子附著蛋白受體（SNARE）、拴系蛋白（如HOPS）、小RAB GTP酶以及轉(zhuǎn)錄因子TFEB和TFE3調(diào)節(jié)。

SNARE蛋白對于溶酶體與自噬小體的有效融合是必需的。上期文章中提到過自噬小體與溶酶體的融合過程主要由兩種SNARE復合物介導，自噬小體膜上的STX17、SNAP29和晚期內(nèi)體/溶酶體上的VAMP8是其中之一。饑餓條件下，RAB21（一種內(nèi)體RAB蛋白）被激活后促進質(zhì)膜定位的VAMP8轉(zhuǎn)位到晚期內(nèi)體/溶酶體（圖2a）[6]。STX17的乙?；梢阴＾D(zhuǎn)移酶CREBBP/CBP和去乙?；窰DAC2控制（圖2a），饑餓導致CREBBP失活，進而促進STX17的去乙?；约癝TX17 - SNAP29 -VAMP8復合物的組裝，并增強復合物與HOPS的結(jié)合[7]。因此，機體處于饑餓條件下時，自噬小體與溶酶體融合增強。

自噬小體上的PtdIns3P蛋白通過招募拴系因子HOPS復合體促進自噬小體與溶酶體融合。Pacer（自噬增強因子）通過結(jié)合STX17和磷脂酰肌醇募集到自噬小體，靶向VP34 - beclin 1-UVRAG復合物，促進自噬溶酶體的形成（圖2b）[8]。

RAB7活性對于自噬流的進展至關(guān)重要，其活性由激活蛋白Armus（也被稱為TBC1D2A）進行負向調(diào)節(jié)，而Armus通過與LC3和PtdIns3P相互作用靶向自噬小體（圖2b）。Armus通過調(diào)節(jié)RAB7的核苷酸循環(huán)，以調(diào)節(jié)自噬溶酶體的形成，限制Armus功能導致RAB7活性異常升高，進而抑制自噬小體與溶酶體的融合[9]。

轉(zhuǎn)錄因子TFEB和TFE3也在自噬溶酶體融合過程中發(fā)揮重要作用。TFEB和TFE3的磷酸化能夠抑制自噬，這一過程受mTORC1（細胞代謝的主要調(diào)節(jié)蛋白）與機體營養(yǎng)情況影響。在營養(yǎng)豐富的條件下，氨基酸促進mTORC1轉(zhuǎn)位到溶酶體表面，mTORC1被激活進而磷酸化TFEB和TFE3與骨架蛋白14-3-3結(jié)合，使其在細胞質(zhì)內(nèi)滯留，阻止其入核（圖2c）[10]，抑制自噬。也有研究表明糖原合成酶激酶3β（GSK3β）可磷酸化TFEB，以阻止其轉(zhuǎn)位到細胞核[11]。在應激條件下，TFEB/TFE3磷酸化被抑制，同時PP2A、Calcineurin等磷酸酶使TFEB和TFE3去磷酸化，促進其進入細胞核，自噬增強[12]。

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圖2多種機制調(diào)節(jié)自噬小體成熟[5]

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本期主要介紹了自噬小體與晚期內(nèi)體/溶酶體融合前的運輸機制和自噬溶酶體形成的調(diào)節(jié)機制，下期將對自噬溶酶體形成的調(diào)節(jié)機制的一些細節(jié)進行補充并簡單介紹自噬溶酶體受損與疾病發(fā)病機制的關(guān)聯(lián)，感興趣的小伙伴可以留意一下哦~

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參考文獻

[1]?Jahreiss, Luca., Menzies, Fiona M., Rubinsztein, David C.. The itinerary of autophagosomes: from peripheral formation to kiss-and-run fusion with lysosomes. Traffic (Copenhagen, Denmark), 2008, 9(4):574-87.

[2]?Pu, Jing., Guardia, Carlos M., Keren-Kaplan, Tal., Bonifacino, Juan S.. Mechanisms and functions of lysosome positioning. Journal of cell science, 2016, 129(23):4329-4339.

[3]?Jia, Rui., Guardia, Carlos M., Pu, Jing., Chen, Yu., Bonifacino, Juan S.. BORC coordinates encounter and fusion of lysosomes with autophagosomes. Autophagy, 2017, 13(10):1648-1663.

[4]?van der Kant, Rik., Fish, Alexander., Janssen, Lennert., Janssen, Hans., Krom, Sabine.. Late endosomal transport and tethering are coupled processes controlled by RILP and the cholesterol sensor ORP1L. Journal of cell science, 2013, 126(Pt 15).

[5]?Zhao, Yan G., Codogno, Patrice., Zhang, Hong., Zhang, Hong.. Machinery, regulation and pathophysiological implications of autophagosome maturation. Nature reviews. Molecular cell biology, 2021, 22(11):733-750.

[6]?Jean, Steve., Cox, Sarah., Nassari, Sonya., Kiger, Amy A.. Starvation-induced MTMR13 and RAB21 activity regulates VAMP8 to promote autophagosome-lysosome fusion. EMBO reports, 2015, 16(3):297-311.

[7]?Shen, Qiuhong., Shi, Yin., Liu, Jiaqi., Su, Hua., Huang, Jingtao.. Acetylation of STX17 (syntaxin 17) controls autophagosome maturation. Autophagy, 2020, 17(5).

[8]?Cheng, Xiawei., Ma, Xiuling., Ding, Xianming., Li, Lin., Jiang, Xiao.. Pacer Mediates the Function of Class III PI3K and HOPS Complexes in Autophagosome Maturation by Engaging Stx17. Molecular cell, 2017, 65(6):1029-1043.e5.

[9]?Carroll, Bernadette., Mohd-Naim, Noor., Maximiano, Filipe., Frasa, Marieke A., McCormack, Jessica.. The TBC/RabGAP Armus coordinates Rac1 and Rab7 functions during autophagy. Developmental cell, 2013, 25(1):15-28.

[10]?Settembre, Carmine., Zoncu, Roberto., Medina, Diego L., Vetrini, Francesco., Erdin, Serkan.. ?A lysosome-to-nucleus signalling mechanism senses and regulates the lysosome via mTOR and TFEB. The EMBO journal, 2012, 31(5):1095-108.

[11]?Li, Yang., Xu, Meng., Xu, Meng., Ding, Xiao., Yan, Chen.. Protein kinase C controls lysosome biogenesis independently of mTORC1. Nature cell biology, 2016, 18(10):1065-77.

[12]?Raben, Nina., Puertollano, Rosa.. TFEB and TFE3: Linking Lysosomes to Cellular Adaptation to Stress. Annual review of cell and developmental biology, 2016, 32:255-278.