北理工课题组揭示细胞应激压力下自噬调控与溶酶体稳态机制研究新进展


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应激压力通过激活自噬增强细胞内循环,实现蛋白质平衡与细胞器质量控制来维持细胞稳态。解析自噬激活途径中必经的溶酶体稳态机制对理解肿瘤细胞如何应对额外应激压力(如靶向药物)和寻找新的干预靶点至关重要。近日,北京理工大学生命学院董磊教授与夏琴特别副研究员团队,在国际知名SCI期刊《Advanced Science》发表题为“Gal3-CaN-Smurf1 complex sequestrates FLCN-FNIPs to facilitate TFEB activation in response to endomembrane damage”的研究成果。该研究报道:致癌蛋白E3泛素连接酶Smurf1能够感知溶酶体破损产生的应激信号,并将其传递至细胞生长调控中枢mTOR,通过抑制mTOR生长信号,进一步激活自噬转录因子TFEB,最终促进受损溶酶体的清除与新溶酶体的生成。同时,研究还揭示了Gal3-CaN-Smurf1复合体与FLCN-FNIPs复合体通过协同作用,调控TFEB定位与活性的关键分子机制。

转录因子EB(TFEB)是调控溶酶体生物合成与自噬降解过程的核心分子,其通过“磷酸化与去磷酸化”双向调控机制维持细胞稳态平衡。此前研究已证实两大关键调控通路:一是受损溶酶体释放的 Ca²⁺可激活钙调磷酸酶,进而诱导TFEB入核,该通路被认为是饥饿应激与溶酶体损伤下TFEB激活的共有途径;二是 mTORC1可通过磷酸化TFEB的S211位点,促使其与14-3-3蛋白结合并滞留于细胞质,从而抑制TFEB活性。而在溶酶体损伤状态下,细胞可通过Rag GTP酶依赖性途径,选择性解除mTORC1对TFEB的磷酸化抑制。其中,FLCN作为RagC/D的激活因子,能凭借GAP活性推动Rag-Ragulator复合体从非活性态向活性态转换,若FLCN功能缺失,会特异性阻断mTOR介导的TFEB磷酸化,导致TFEB过度活化。

基于上述研究基础,团队进一步明确:Smurf1介导的TFEB核易位过程,需依赖RagC失活及RagC与TFEB的解离。通过剖析Gal3-CaN-Smurf1介导的FLCN-FNIPs隔离机制,以及内膜损伤响应中TFEB激活的分子互作与结构基础,研究最终阐明Smurf1在溶酶体损伤响应中的核心调控作用(图 1):当溶酶体发生损伤时,Gal3-CaN-Smurf1复合体通过“双重机制”激活TFEB。

1.信号通路阻断:Smurf1通过介导RagC-TFEB解离、隔离FLCN-FNIPs二聚体,破坏mTORC1对TFEB的特异性磷酸化,解除其活性抑制;

2.分子修饰调控:Smurf1可直接泛素化TFEB,促进其去磷酸化,加速TFEB激活。

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图1 Gal3-CaN-Smurf1复合物的募集在损伤后维持溶酶体膜稳态中的作用示意图

研究还发现,FLCN的K462位点与FNIP2的K466位点发生多聚泛素化,是维持Gal3-CaN-Smurf1-FLCN-FNIP2五聚体稳定性的关键;若上述位点发生突变(K462R/K466R),会显著削弱该复合体的形成能力。综上,该研究证实FLCN-FNIPs与Gal3-CaN-Smurf1复合体通过协同互作,实现对溶酶体损伤信号的响应及TFEB定位与活性的精准调控,为进一步解析TFEB调控网络、探索其在肿瘤适应性过程中的潜在治疗价值提供了全新视角。

原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202413241

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