自噬通常指大自噬，由脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)包繞待降解物形成自噬小體，然后與溶酶體融合并降解其內(nèi)容物，維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。自噬小體的數(shù)量及其和自噬溶酶體的比例是判斷自噬活性的關(guān)鍵（詳情可回顧“自噬研究指南|干貨篇：自噬檢測方法詳解”這篇文章哦~）。新形成的自噬小體需要經(jīng)歷一個被稱為“成熟”的過程，在這個過程中，它們與來自溶酶體室的囊泡（包括早期/晚期內(nèi)體和溶酶體）融合，形成自噬溶酶體（圖1）。本期就來詳細(xì)講講自噬溶酶體形成的機(jī)制。

圖1 自噬小體與溶酶體融合過程[1]

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自噬小體與溶酶體融合形成自噬溶酶體的過程需要多個膜動力學(xué)調(diào)節(jié)因子的協(xié)同作用，包括可溶性N -乙基馬來酰亞胺敏感因子附著蛋白受體（SNARE）、拴系蛋白（Tethers）和小RAB GTP酶，以及自噬小體和內(nèi)體/溶酶體的相互轉(zhuǎn)運(yùn)。

融合過程主要由兩種SNARE復(fù)合物介導(dǎo)，自噬小體膜上的STX17、SNAP29和晚期內(nèi)體/溶酶體上的VAMP8，以及自噬小體上的YKT6、SNAP29和晚期內(nèi)體/溶酶體上的STX7（圖2）[2-3]。自噬相關(guān)蛋白ATG14可促進(jìn)STX17 - SNAP29復(fù)合體的組裝。不同的復(fù)合物可能在自噬小體成熟的不同步驟中發(fā)揮作用，或者驅(qū)動自噬小體與不同的晚期內(nèi)體/溶酶體融合。融合后的SNARE會分解并返回到它們的供體區(qū)室以維持胞內(nèi)膜的特性并為新一輪的融合做準(zhǔn)備[4]。

圖2?SNARE復(fù)合物介導(dǎo)的自噬小體與溶酶體融合過程[1]

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除SNARE復(fù)合物外，拴系蛋白（如HOPS、EPG5、PLEKHM1等）也在融合過程中發(fā)揮重要作用（圖3），參與自噬小體的捕獲并促進(jìn)其與溶酶體的融合效率和特異性（不促進(jìn)自噬小體與循環(huán)內(nèi)體和分泌囊泡的融合）。

HOPS（同型融合和蛋白質(zhì)分選）是一個重要的拴系復(fù)合物，作為SNARE的分子伴侶，促進(jìn)自噬小體與晚期內(nèi)體和溶酶體的融合。HOPS與RAB7和磷脂酰肌醇結(jié)合，形成復(fù)合體，靶向自噬小體或晚期內(nèi)體/溶酶體[5]。

EPG5是一種RAB7效應(yīng)蛋白，通過與RAB7相互作用從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至晚期內(nèi)體/溶酶體中，促進(jìn)自噬小體與內(nèi)體/溶酶體融合。在自噬小體成熟過程中，EPG5通過與LC3結(jié)合來捕獲自噬小體/內(nèi)體，并促進(jìn)STX17-SNAP29-VAMP8復(fù)合物的組裝。EPG5缺失會導(dǎo)致自噬小體、自噬內(nèi)涵體（自噬小體與內(nèi)體融合的產(chǎn)物）和不可降解的自噬溶酶體積累[6]。β螺旋槳蛋白WDR45和WDR45B與EPG5相互作用并介導(dǎo)其靶向晚期內(nèi)體/溶酶體。在WDR45-WDR45B雙敲除細(xì)胞中，EPG5則會靶向自噬小體，導(dǎo)致其與?STX17相互作用增強(qiáng)，STX17-SNAP29-VAMP8的組裝減少，最終影響自噬小體與內(nèi)體/溶酶體的融合[7]。

另一種拴系蛋白PLEKHM1和RAB7優(yōu)先與GABARAP（ATG8同源蛋白）相互作用，以促進(jìn)自噬小體成熟。PLEKHM1直接招募HOPS復(fù)合體，確保了融合的特異性和效率[8]。

包含TECPR1的溶酶體定位的PH結(jié)構(gòu)域（一種高親和力和特異性結(jié)合磷脂酰肌醇脂類和蛋白質(zhì)的蛋白結(jié)構(gòu)域）選擇性地與LC3C（LC3的一個亞型）結(jié)合，促進(jìn)LC3C修飾的自噬小體/自噬內(nèi)涵體與富集磷脂酰肌醇4-磷酸（PtdIns4P）的溶酶體融合[9]。還有研究表明，TECPR1與自噬小體結(jié)合后，與ATG12-ATG5結(jié)合物相互作用，從而促進(jìn)自噬小體與溶酶體的融合[10]。

圖3?拴系蛋白介導(dǎo)的自噬小體與溶酶體融合過程[1]

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本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(jī)制，下期將繼續(xù)對這一內(nèi)容進(jìn)行更深入的解說，感興趣的小伙伴可以留意一下~

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參考文獻(xiàn)

[1]?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.

[2]?Itakura, Eisuke., Kishi-Itakura, Chieko., Mizushima, Noboru.. The hairpin-type tail-anchored SNARE syntaxin 17 targets to autophagosomes for fusion with endosomes/lysosomes. Cell, 2012, 151(6):1256-69.

[3]?Matsui, Takahide., Jiang, Peidu., Nakano, Saori., Sakamaki, Yuriko., Yamamoto, Hayashi.. ?Autophagosomal YKT6 is required for fusion with lysosomes independently of syntaxin 17. The Journal of cell biology, 2018, 217(8):2633-2645.

[4]?Jahn, Reinhard., Scheller, Richard H.. SNAREs--engines for membrane fusion. Nature reviews. Molecular cell biology, 2006, 7(9).

[5]?Stroupe, Christopher., Collins, Kevin M., Fratti, Rutilio A., Wickner, William.. Purification of active HOPS complex reveals its affinities for phosphoinositides and the SNARE Vam7p. The EMBO journal, 2006, 25(8).

[6]?Zhao, Hongyu., Zhao, Yan G., Wang, Xingwei., Xu, Lanjun., Miao, Lin.. Mice deficient in Epg5 exhibit selective neuronal vulnerability to degeneration. The Journal of cell biology, 2013, 200(6).

[7]?Ji, Cuicui., Zhao, Hongyu., Chen, Di., Zhang, Hong., Zhao, Yan G.. β-propeller proteins WDR45 and WDR45B regulate autophagosome maturation into autolysosomes in neural cells. Current biology : CB, 2021, 31(8).

[8]?McEwan, David G., Popovic, Doris., Gubas, Andrea., Terawaki, Seigo., Suzuki, Hironori.. ?PLEKHM1 regulates autophagosome-lysosome fusion through HOPS complex and LC3/GABARAP proteins. Molecular cell, 2014, 57(1):39-54.

[9]?Wetzel, Lisa., Wetzel, Lisa., Blanchard, Stéphane., Rama, Sowmya., Beier, Viola.. TECPR1 promotes aggrephagy by direct recruitment of LC3C autophagosomes to lysosomes. Nature communications, 2020, 11(1):2993.

[10]?Chen, Dandan., Fan, Weiliang., Lu, Yiting., Ding, Xiaojun., Chen, She.. A mammalian autophagosome maturation mechanism mediated by TECPR1 and the Atg12-Atg5 conjugate. Molecular cell, 2012, 45(5):629-41.