RPL12作为保守的核糖体自噬受体

2025-04-29 Tue
学术背景核糖体自噬（ribophagy）是一种选择性自噬过程，负责调控核糖体的降解与周转。核糖体是细胞中蛋白质合成的核心机器，其合成与降解在细胞适应环境变化（如营养匮乏）时至关重要。在营养充足时，核糖体合成增加，支持细胞生长和增殖；而在营养匮乏时，核糖体降解加速，释放的氨基酸和核苷酸被用于维持细胞生存。尽管在哺乳动物中，NUFIP1已被鉴定为核糖体自噬的受体，但在酵母和线虫中，NUFIP1的同源物并不存在，这表明在这些生物中可能存在其他核糖体自噬受体。
本研究旨在探索核糖体自噬的保守机制，特别是在酵母、线虫和果蝇等模式生物中的调控机制。研究团队发现，核糖体大亚基蛋白RPL12在多种生物中作为保守的核糖体自噬受体发挥作用，并揭示了其在细胞生存、发育和衰老中的重要作用。
论文来源该论文由Yuting Chen、Jiaxin Hu、Pengwei Zhao等来自天津大学、浙江大学、中国科学院大学等多家机构的学者共同完成，于2025年3月发表在Nature Cell Biology期刊上，论文标题为“RPL12 is a conserved ribophagy receptor”。论文的DOI为10.1038/s41556-024-01598-2。
研究流程与结果1. RPL12与ATG8和ATG11的直接相互作用研究团队首先通过生物信息学分析发现，酵母和线虫中缺乏NUFIP1的同源物，提示这些生物中可能存在其他核糖体自噬受体。通过体外pull-down实验和酵母双杂交实验，研究团队发现RPL12直接与自噬相关蛋白ATG8和ATG11相互作用。进一步的点突变实验表明，RPL12的第3位脯氨酸（P3）和第21位谷氨酸（E21）是其与ATG8结合的关键位点。
2. RPL12在酵母中的核糖体自噬功能为了验证RPL12在核糖体自噬中的作用，研究团队利用酵母模型进行了系列实验。通过敲除RPL12或引入P3N-E21L突变，研究团队发现RPL12与ATG8的结合被破坏后，核糖体蛋白和rRNA的降解显著减少。此外，ATG1介导的RPL12磷酸化增强了其与ATG11的结合，从而在营养匮乏时触发核糖体自噬。
3. RPL12在线虫中的保守功能研究团队进一步在线虫中验证了RPL12的核糖体自噬功能。通过体外pull-down实验和免疫共沉淀实验，研究团队发现线虫中的RPL12同源物RPL-12与ATG8同源物LGG-1直接结合，而P3N-E21L突变则破坏了这一结合。在营养匮乏条件下，RPL-12突变体的核糖体蛋白和rRNA降解显著减少，表明RPL-12在线虫中同样作为核糖体自噬受体发挥作用。
4. RPL12在果蝇中的核糖体自噬功能在果蝇模型中，研究团队通过CRISPR-Cas9技术引入了RPL12的P3N-E21L突变，并发现该突变显著抑制了营养匮乏诱导的核糖体自噬。此外，RPL12突变体对饥饿和病原体感染的敏感性增加，寿命显著缩短，运动能力下降，表明RPL12在果蝇的生存、发育和衰老中发挥重要作用。
5. RPL12在哺乳动物细胞中的核糖体自噬功能最后，研究团队在哺乳动物细胞中验证了RPL12的核糖体自噬功能。通过免疫共沉淀实验，研究团队发现RPL12与LC3C、GABARAP等ATG8同源物直接结合，而P3N-E21L突变则破坏了这一结合。在营养匮乏条件下，RPL12敲除或突变的细胞中，核糖体蛋白和rRNA的降解显著减少，表明RPL12在哺乳动物中同样作为核糖体自噬受体发挥作用。
研究结论本研究发现RPL12在酵母、线虫、果蝇和哺乳动物中作为保守的核糖体自噬受体，调控核糖体的降解与周转。RPL12通过与ATG8和ATG11的直接相互作用，在营养匮乏时触发核糖体自噬，从而维持细胞生存、发育和衰老的平衡。研究揭示了RPL12在多种生物中的保守功能，为理解核糖体自噬的分子机制提供了重要线索。
研究亮点发现RPL12作为保守的核糖体自噬受体：本研究首次揭示了RPL12在多种生物中作为核糖体自噬受体的功能，填补了核糖体自噬受体在酵母、线虫和果蝇中的研究空白。
揭示RPL12与ATG8和ATG11的相互作用机制：研究团队通过点突变实验和磷酸化实验，阐明了RPL12与ATG8和ATG11的相互作用机制，为理解核糖体自噬的触发机制提供了重要依据。
RPL12在细胞生存、发育和衰老中的重要作用：研究发现RPL12在营养匮乏、病原体感染和衰老等生理过程中发挥关键作用，为相关疾病的治疗提供了潜在靶点。
研究意义本研究不仅揭示了RPL12作为核糖体自噬受体的保守功能，还为理解细胞如何通过自噬调控核糖体周转提供了新的视角。研究结果对于揭示细胞适应环境变化的分子机制具有重要意义，并为开发针对核糖体自噬相关疾病的治疗策略提供了理论基础。此外，RPL12在多种生物中的保守功能也为其在进化生物学中的研究提供了新的方向。
通过本研究的深入探索，RPL12作为核糖体自噬受体的功能得到了全面揭示，为细胞生物学和自噬研究领域提供了重要的理论支持。