研究背景
自噬是細胞內一種通過雙層膜結構的自噬體包裹并降解細胞質成分(如錯誤折疊蛋白、損傷細胞器和入侵微生物)的降解途徑，對維持細胞穩態、細胞發育、免疫反應和細胞死亡至關重要，其失調與癌癥、糖尿病和神經退行性疾病相關。自噬體的形成由ATG蛋白調控，其中ATG16L1是關鍵蛋白，它與ATG12-ATG5結合形成復合物，催化LC3脂化，促進自噬體形成，并參與細胞內細菌隔離、線粒體自噬及炎癥調節。S-棕櫚?；?/strong>是一種可逆的翻譯后修飾，通過在半胱an酸殘基上添加棕櫚酰基團，影響蛋白質相互作用和膜結合，調節細胞信號傳導和蛋白功能。
本篇文獻“ZDHHC 7介導的ATG 16 L1的S-棕櫚酰化促進LC 3脂化和自噬體形成”，主要為了探索ATG16L1的S-棕櫚?；稽c及其對LC3脂化和自噬體形成的影響，以期闡明自噬調控機制。
研究內容
1. ATG16L1發生S-棕櫚?；?br />
首先，通過?；飐u交換（ABE）實驗檢測ATG16L1的S-棕櫚?；癄顟B，發現HEK293T細胞中的內源性ATG16L1以及MCF7細胞中過表達的ATG16L1均顯示出明顯的生物su信號，表明ATG16L1是一個S-棕櫚酰化蛋白。此外，使用棕櫚酰化抑制劑2-溴棕櫚酸(2-BP)處理細胞可顯著降低ATG16L1的修飾水平，進一步證實了其S-棕櫚酰化狀態。實驗還發現，自噬誘導(EBSS和Torin 1)可顯著增加ATG16L1的S-棕櫚?；剑允梢种?VPS34-IN1)則降低其S-棕櫚?；?，表明ATG16L1的S-棕櫚?；憫允尚盘?。
2. ATG16L1的S-棕櫚酰化位點
為了確定ATG16L1的S-棕櫚?；稽c，研究者構建了多個截短突變體和位點突變體。通過ABE實驗，發現ATG16L1的Cys153是主要的S-棕櫚酰化位點。突變該位點(C153S)后，ATG16L1的S-棕櫚酰化水平顯著降低，表明Cys153是關鍵的修飾位點。
3. ATG16L1的S-棕櫚酰化對LC3脂化的影響
作者利用ATG16L1基因敲除(KO)HeLa細胞系，發現ATG16L1的缺失導致LC3-II的缺失，而重新表達野生型ATG16L1可恢復LC3-II的生成。然而，表達S-棕櫚酰化缺陷的ATG16L1-C153S突變體則無法恢復LC3-II的生成。在自噬誘導(EBSS或Baf-A1)條件下，野生型ATG16L1可顯著促進LC3-II的生成，而ATG16L1-C153S突變體則無法響應自噬誘導，表明ATG16L1的S-棕櫚?；瘜?/strong>LC3脂化過程至關重要。
4. ATG16L1的S-棕櫚酰化對自噬體形成的影響
通過在ATG16L1-KO HeLa細胞中穩定表達EGFP-LC3，并重新表達野生型ATG16L1或ATG16L1-C153S突變體，研究者發現野生型ATG16L1可顯著增加EGFP-LC3點狀結構(自噬體標記)的數量，而ATG16L1-C153S突變體則無法恢復自噬體的形成。進一步通過GFP-RFP-LC3雙熒光實驗和透射電子顯微鏡(TEM)觀察發現，野生型ATG16L1可促進自噬體和自噬溶酶體的形成，而ATG16L1-C153S突變體則無法促進這些結構的形成。此外，實驗還表明ATG16L1的S-棕櫚酰化缺陷不影響吞噬體的形成，但會抑制自噬體的成熟。
5. ZDHHC7介導ATG16L1的S-棕櫚酰化
接著，通過共免疫沉淀(Co-IP)實驗發現，ZDHHC7與ATG16L1相互作用，并且這種相互作用在自噬誘導條件下增強。進一步實驗表明，ZDHHC7過表達可顯著增加ATG16L1的S-棕櫚?；?，而ZDHHC7的催化活性位點突變體(ZDHHC7-C160S)則無法促進ATG16L1的S-棕櫚酰化。在ZDHHC7基因敲除(KO)細胞中，ATG16L1的S-棕櫚酰化水平顯著降低，而重新表達ZDHHC7可恢復ATG16L1的S-棕櫚?；?strong>表明ZDHHC7是ATG16L1 S-棕櫚?；年P鍵酶。
6. ZDHHC7介導的ATG16L1 S-棕櫚?；瘜ψ允傻挠绊?br />
在ZDHHC7-KO細胞中，LC3-II的生成和自噬體的形成受到抑制，而重新表達ZDHHC7可恢復這些過程，而ZDHHC7-C160S突變體則無法恢復。此外，ZDHHC7過表達可促進LC3-II的生成和自噬體的形成，而ZDHHC7-KO則抑制這些過程。這些結果表明ZDHHC7介導的ATG16L1 S-棕櫚?；贚C3脂化和自噬體形成中發揮重要作用。
7. ATG16L1的S-棕櫚?；瘜ζ湎嗷プ饔玫挠绊?br />
研究者發現，ATG16L1的S-棕櫚酰化對其與WIPI2B和RAB33B(WIPI2B通過招募ATG16L1復合物促進LC3脂化，而RAB33B則通過運輸ATG16L1復合物確保其在吞噬體上的定位)的相互作用具有顯著影響。野生型ATG16L1與WIPI2B和RAB33B的相互作用強于S-棕櫚?；毕莸腁TG16L1-C153S突變體。此外，ZDHHC7過表達可增強ATG16L1與WIPI2B和RAB33B的相互作用，而2-BP處理則削弱這種相互作用。這些結果表明，ATG16L1的S-棕櫚酰化通過增強其與WIPI2B和RAB33B的相互作用，促進ATG16L1復合物在吞噬體上的募集，從而促進LC3脂化和自噬體的形成。
研究結論
本研究揭示了ZDHHC7介導的ATG16L1 S-棕櫚酰化通過增強其與WIPI2B和RAB33B的相互作用，促進LC3脂化和自噬體的形成，從而為自噬的調控提供了新的分子機制。
Wei F, Wang Y, Yao J, Mei L, Huang X, Kong H, Chen J, Chen X, Liu L, Wang Z, Wang J, Song J, Kong E, Yang A. ZDHHC7-mediated S-palmitoylation of ATG16L1 facilitates LC3 lipidation and autophagosome formation. Autophagy. 2024 Dec;20(12):2719-2737. doi: 10.1080/15548627.2024.2386915. Epub 2024 Aug 11. PMID: 39087410; PMCID: PMC11587844.
研究背景
2. ATG16L1的S-棕櫚酰化位點
3. ATG16L1的S-棕櫚酰化對LC3脂化的影響
4. ATG16L1的S-棕櫚酰化對自噬體形成的影響
5. ZDHHC7介導ATG16L1的S-棕櫚酰化
6. ZDHHC7介導的ATG16L1 S-棕櫚?；瘜ψ允傻挠绊?br />在ZDHHC7-KO細胞中，LC3-II的生成和自噬體的形成受到抑制，而重新表達ZDHHC7可恢復這些過程，而ZDHHC7-C160S突變體則無法恢復。此外，ZDHHC7過表達可促進LC3-II的生成和自噬體的形成，而ZDHHC7-KO則抑制這些過程。這些結果表明ZDHHC7介導的ATG16L1 S-棕櫚?；贚C3脂化和自噬體形成中發揮重要作用。
7. ATG16L1的S-棕櫚?；瘜ζ湎嗷プ饔玫挠绊?br />研究者發現，ATG16L1的S-棕櫚酰化對其與WIPI2B和RAB33B(WIPI2B通過招募ATG16L1復合物促進LC3脂化，而RAB33B則通過運輸ATG16L1復合物確保其在吞噬體上的定位)的相互作用具有顯著影響。野生型ATG16L1與WIPI2B和RAB33B的相互作用強于S-棕櫚?；毕莸腁TG16L1-C153S突變體。此外，ZDHHC7過表達可增強ATG16L1與WIPI2B和RAB33B的相互作用，而2-BP處理則削弱這種相互作用。這些結果表明，ATG16L1的S-棕櫚酰化通過增強其與WIPI2B和RAB33B的相互作用，促進ATG16L1復合物在吞噬體上的募集，從而促進LC3脂化和自噬體的形成。
研究結論
Wei F, Wang Y, Yao J, Mei L, Huang X, Kong H, Chen J, Chen X, Liu L, Wang Z, Wang J, Song J, Kong E, Yang A. ZDHHC7-mediated S-palmitoylation of ATG16L1 facilitates LC3 lipidation and autophagosome formation. Autophagy. 2024 Dec;20(12):2719-2737. doi: 10.1080/15548627.2024.2386915. Epub 2024 Aug 11. PMID: 39087410; PMCID: PMC11587844.
