细胞自噬作用是真核细胞中一种高度保守的降解过程。在这一过程中，细胞质中的内含物包括蛋白聚合体以及组织、器官等会被一个双层膜结构的囊泡包裹，这个囊泡叫做自噬小体，自噬小体形成后即被运送到液泡或溶酶体中被降解，其中的物质被循环利用。这一过程可以协助细胞在各种压力胁迫状态下得到缓解。
2010年6月11日，北京生命科学研究所张宏实验室在Cell杂志上以Featured Article形式发表题为“C. elegans screen identifies autophagy genes specific to multicellular organisms.”的文章。
对于细胞自噬作用分子机制的了解几乎都来源于对酵母的研究。但是我们对于真核高等生物中特异的重要自噬组分却知之甚少。本文中，我们利用线虫作为模式生物进行遗传筛选，得到了4个多细胞动物特异的自噬基因，分别命名为epg-2, -3, -4, -5 (ectopic PGL granules)。epg-2编码线虫特异的蛋白，epg-3, -4, -5编码的蛋白在哺乳动物中很保守，但在酵母中却没有。遗传分析证明这四个基因分别作用于自噬作用的不同步骤。 EPG-2调控PGL颗粒被自噬小体的特异识别和运输， 而哺乳动物中的同源基因EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, EPG-5/mEPG5也被证实参与饥饿诱导的自噬作用。VMP1是通过控制Ω小体的形成时间来调控自噬小体的形成。EI24 和 mEPG5 是形成可降解的自噬-溶酶小体所必需的。这项研究为让我们对高等生物中自噬机制有了进一步了解，自噬小体的形成需要经过诱导，延伸以及成熟的过程。我们建立了线虫这一多细胞生物的遗传研究模型，来分析自噬的通路。本文的研究提供了一个遗传学研究的平台，帮助我们理解和研究在哺乳动物细胞中基础水平的自噬作用以及选择性自噬通路。同期Cell杂志专门为该文发表了一篇题为“Autophagy shows its animal side.”的评述文章。
北京生命科学研究所博士生田烨，技术员李志鹏，清华大学的胡晚秋和NIBS博士生任海燕为该文章共同第一作者， 论文的其他作者有田娥， 赵玉， 路群，黄鑫欣，杨培国，李昕，王晓晨博士，匈牙利的Attila L. Kovács博士。清华大学的俞立博士和北京生命科学研究所的张宏博士为本文的共同通讯作者，项研究由科技部863项目资助，在北京生命科学研究所完成。(生物谷Bioon.com)
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Cell DOI:10.1016/j.cell.2010.04.034
C. elegans Screen Identifies Autophagy Genes Specific to Multicellular Organisms
Ye Tian, Zhipeng Li, Wanqiu Hu, Haiyan Ren, E. Tian, Yu Zhao, Qun Lu, Xinxin Huang, Peiguo Yang, Xin Li, Xiaochen Wang, Attila L. Kovács, Li Yu, Hong Zhang
The molecular understanding of autophagy has originated almost exclusively from yeast genetic studies. Little is known about essential autophagy components specific to higher eukaryotes. Here we perform genetic screens in C. elegans and identify four metazoan-specific autophagy genes, named epg-2, -3, -4, and -5. Genetic analysis reveals that epg-2, -3, -4, and -5 define discrete genetic steps of the autophagy pathway. epg-2 encodes a coiled-coil protein that functions in specific autophagic cargo recognition. Mammalian homologs of EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, and EPG-5/mEPG5 are essential for starvation-induced autophagy. VMP1 regulates autophagosome formation by controlling the duration of omegasomes. EI24 and mEPG5 are required for formation of degradative autolysosomes. This study establishes C. elegans as a multicellular genetic model to delineate the autophagy pathway and provides mechanistic insights into the metazoan-specific autophagic process.
