2012年7月5日，北京生命科学研究所张宏实验室在《Journal of Biological Chemistry》杂志上在线发表题为“Differential function of the two Atg4 homologues in the aggrephagy pathway in C. elegans”的文章。该文章报道了线虫中的Atg4的两个同源基因在细胞自噬过程中表现出了不同的剪切活性，同时存在着一定程度的功能丰余性。
细胞自噬在进化过程中是高度保守的，在生物体的生长发育，应对环境胁迫等生理过程中发挥着重要作用。参与自噬作用的多数分子（简称为atg基因）在酵母和多细胞生物中是保守的，但自噬作用的机制在多细胞生物中较之酵母复杂得多。同一酵母的Atg蛋白在多细胞生物中拥有多个同源基因便是这种复杂性的一个重要体现。Atg4是一种半胱氨酸蛋白酶，可以通过剪切和去脂作用调节Atg8蛋白的脂化修饰。在哺乳动物细胞中，分化出了四个Atg4的同源基因，Atg4A、Atg4B、Atg4C和Atg4D，但它们各自的功能分化和生理学上的意义仍是未知。
秀丽线虫中包含了两个Atg4的同源基因，atg-4.1和atg-4.2。本研究中，我们通过遗传筛选获得了七个atg-4.1的突变体，显示出在自噬作用底物蛋白聚集体降解上的缺陷。在atg-4.2失去功能的情况下，自噬作用底物降解没有出现明显缺陷。LGG-1/Atg8的前体只在atg-4.1的突变体中大量积累。我们发现atg-4.1和atg-4.2同时功能缺失是致死的，并且在其胚胎时期不能检测到LGG-1/Atg8的脂化修饰形式。体外酶活分析表明ATG-4.1对LGG-1的剪切作用比ATG-4.2更为高效。外源性表达剪切后的LGG-1/Atg8形式可以解除atg-4.1的突变体中蛋白聚集体降解上的缺陷，并在一定程度上缓解atg-4.1； atg-4.2双重突变体中蛋白聚集体的累积。
我所博士研究生吴凡为文章的第一作者，论文的其它作者包括李玉平，王付欣以及日本的Nobuo N. Noda博士。张宏博士为本文的通讯作者，该项研究由科技部和北京市政府资助，在北京生命科学研究所完成。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1074/jbc.M112.365676
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Differential function of the two Atg4 homologues in the aggrephagy pathway in C. elegans
Fan Wu1, Yuping Li1, Fuxin Wang1, Nobuo N. Noda2 and Hong Zhang1,*
The presence of multiple homologues of the same yeast Atg protein endows an additional layer of complexity on the autophagy pathway in higher eukaryotes. The physiological function of the individual genes, however, remains largely unknown. Here we investigated the role of the two C. elegans homologues of the cysteine protease Atg4 in the pathway responsible for degradation of protein aggregates. Loss of atg-4.1 activity causes defective degradation of a variety of protein aggregates, whereas atg-4.2 mutants remove these substrates normally. LGG-1 precursors accumulate in atg-4.1 mutants, but not atg-4.2 mutants. LGG-1 puncta, formation of which depends on lipidation of LGG-1, are present in atg-4.1 and atg-4.2 single mutants, but are completely absent in atg-4.1; atg-4.2 double mutants. In vitro enzymatic analysis revealed that ATG-4.1 processes LGG-1 precursors about 100 fold more efficiently than ATG-4.2. Expression of a mutant form LGG-1, which mimics the processed precursor, rescues the defective autophagic degradation of protein aggregates in atg-4.1 mutants and, to a lesser extent, in atg-4.1; atg-4.2 double mutants. Our study reveals that ATG-4.1 and ATG-4.2 are functionally redundant yet display differential LGG-1 processing and deconjugating activity in the aggrephagy pathway in C. elegans.
