自噬是真核細胞的高通量降解通路🧏，參與細胞與機體的穩態維持。自噬異常與癌症、神經退行性病變等重大疾病相關。在植物中🤵🏽‍♀️，自噬異常可造成育性與抗病抗逆性下降⏳，而過表達自噬基因可提高植物耐鹽性🔭。自噬的核心是雙層膜自噬體的從頭生成🧑🏼‍⚖️，以及組裝完成包含貨物的自噬體與液泡/溶酶體的融合✋🏼。這兩個過程都受到磷脂信號分子，磷脂酰肌醇3-磷酸(PtdIns3P🥑， PI3P)的調控。PI3P的生成與水解分別由PI3KC3/VPS34和Myotubularin (MTM)催化🍭。MTM的突變與多種神經肌肉疾病相關👨🏿‍🏭👩‍🏭，但由於人類MTM家族成員眾多，至今未能厘清它們在自噬體生成早期和晚期的精細定位、功能與調控✡️。另一方面🎈，迫切需要找到功能特異的自噬負調控子🏧，為作物基因編輯育種做準備🤗。

近日，EON体育4平台龔清秋課題組在生物學主流期刊Autophagy (影響因子14.6)上在線發表題為Myotubularin 2 interacts with SEC23A and negatively regulates autophagy at ER exit sites in Arabidopsis的研究論文。

該研究首先體內與體外證實了擬南芥MTM2的PI3P結合與磷酸酶活性，隨後發現MTM2與PI3KC3共定位，且MTM2過量表達阻斷自噬流💀🥛，導致PI3P下遊自噬核心機製蛋白的異常積累👮‍♂️。作者獲得了MTM2的敲除突變體，證實其具有更高的自噬水平與自噬依賴的生長優勢，而過量表達MTM2造成自噬抑製🍫🏤。

圖1. MTM2敲除顯著提高自噬

有趣的是😰，MTM2不參與PI3P調控的任何其他胞內運輸過程🏊🏿‍♀️，其僅定位於內質網出口(ERES)，特異結合COPII組分SEC23A，抑製COPII介導的蛋白分泌。

圖2. MTM2通過磷酸酶結構域與COPII組分SEC23A相互作用

作者還發現，MTM2自身的轉錄與蛋白水平受到鹽脅迫誘導🤟🏼，其時間軸與已知鹽脅迫誘導的自噬流回到基線的時間軸一致👩🏿‍🦱，暗示植物的確通過誘導MTM2表達來負調控自噬體生成。自噬與蛋白分泌都提高的mtm2具有與鹽生植物小鹽芥Thellungiella salsuginea相似的耐鹽性，反映在其對Na⁺的液泡區室化👳🏼‍♀️🦸🏿、葉綠體完整性的維持以及自噬基因表達的調控。

圖3. MTM2抑製COPII功能與自噬體生成的模式圖

綜上，該研究揭示了自噬體生成過程中PI3P降解的重要性與機製，建立了自噬體生成與COPII的直接聯系，也為耐鹽作物基因編輯育種提供了可靠的基因資源🐭。

EON体育4平台博士生李鑫靖為第一作者✌🏼，龔清秋為論文通訊作者。上海科技大學白芳課題組和EON体育4基礎醫EON4鐘清課題組為該研究提供了大力支持。龔清秋課題組的工作受到國家自然科學基金重大研究計劃集成項目(92354302)、培育項目(91954102)、面上項目(32270726、31871355)的支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1080/15548627.2024.2394302