IF 17.3｜易聪/邹炜/冯杜/黄云鹏/梅坤荣团队最新发现Rpl12是一种保守的核糖体自噬受体

论文标题：Rpl12 is a conserved ribophagy receptor

发表期刊：Nature Cell Biology（IF 17.3）

合作客户：浙江大学 易聪、邹炜团队 联合 广州医科大学 冯杜团队、国科大杭州高等研究院 黄云鹏团队 及 天津大学 梅坤荣团队

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研究背景

核糖体更新是细胞中一个至关重要的过程，它使得细胞能够迅速适应环境变化，并以最优方式存活，自噬在核糖体的周转过程中发挥着关键作用。在哺乳动物中，NUFIP1已被鉴定为饥饿诱导的核糖体自噬受体，但有研究发现在谷氨酰胺缺乏的条件下，NUFIP1参与小鼠癌症相关成纤维细胞中rRNA的降解，而不是核糖体蛋白的降解，表明还有其他受体可能参与核糖体的更新。近期浙江大学易聪、邹炜团队，广州医科大学冯杜团队、国科大杭州高等研究院黄云鹏团队联合天津大学梅坤荣团队在 Nature Cell Biology（IF 17.3）上发表文章 Rpl12 is a conserved ribophagy receptor，发现Rpl12是一种保守的核糖体自噬受体，对核糖体代谢和细胞稳态至关重要。

研究结果

1、Atg1介导的Rpl12磷酸化触发核糖体自噬

作者发现Rpl12在饥饿反应中作为酵母核糖体自噬的受体发挥作用，并进一步探索了启动核糖体自噬的信号通路，体外激酶分析显示Atg1能磷酸化Rpl12。MS分析和体外激酶分析进一步表明Ser79和Ser101是Atg1介导的Rpl12磷酸化的靶标。然后作者评估了Atg1介导的Rpl12磷酸化是否是核糖体自噬所必需的，蛋白质印迹分析证实，Rpl10–GFP和Rps27a–GFP在这些细胞中几乎不产生任何游离GFP，而WT Rpl12恢复了游离GFP的产生。同样Rpl12 2A突变抑制饥饿状态下GFP标记的核糖体蛋白中游离GFP的产生。此外在Rpl12 2A突变的酵母细胞中，内源性核糖体蛋白和rRNA的降解受到抑制。这些结果表明Atg1介导的Rpl12磷酸化是核糖体自噬所必需的。进一步研究发现Atg1介导的Rpl12磷酸化通过在饥饿条件下增强其与Atg11的结合来触发核糖体自噬。

图1 Atg1介导的Rpl12磷酸化触发核糖体自噬

2、核糖体自噬对饥饿时细胞的存活至关重要

作者进一步研究了Rpl12在核糖体自噬中的功能，发现Rpl12 P3N-E21L和Rpl12 2A突变通过损害其与Atg8或Atg11的结合，而不是影响其核糖体功能，来阻断核糖体自噬作用。作者还研究了Rpl12是否在其他自噬过程中起作用。蛋白质印迹分析显示，Rpl12 P3N-E21L突变不影响Ape1前体的成熟，也不影响选择性自噬相关的标记蛋白的切割，表明Rpl12不参与这些过程，强调了它作为一种核糖体自噬受体的特殊作用。由于核糖体与ER结合进行mRNA翻译，作者研究了核糖体自噬是否受ER自噬缺失的影响，发现核糖体自噬作用独立于内质网自噬。然后作者评估了核糖体自噬是否有助于细胞存活，结果表明Rpl12 P3N-E21L和2A突变显著增加了饥饿诱导的细胞死亡。这些数据强调了核糖体自噬在饥饿时维持细胞存活的关键作用。

图2 核糖体自噬对饥饿时细胞的存活至关重要

3、RPL12是哺乳动物中保守的核糖体受体

作者研究了RPL12是否是细胞在饥饿状态下存活所必需的，克隆形成存活试验和直接细胞计数的结果显示，RPL12 KD或其与Atg8s结合能力的丧失降低了营养剥夺下的细胞存活，细菌感染试验证明核糖体自噬有助于自噬介导的细菌复制抑制。为了检测RPL12是否调节小鼠的肝脏核糖体自噬，作者通过AAV在小鼠体内表达RPL12或RPL12-P3N-E21L，发现与野生型RPL12相比，RPL12-P3N-E21L突变体在饥饿反应中损害了核糖体蛋白和rRNA降解，对肝脏代谢通量的分析揭示了RPL12介导的核糖体自噬作用调节氨基酸、碳水化合物、脂质和核苷酸代谢。这些数据表明，RPL12介导的核糖体自噬在饥饿条件下维持血清葡萄糖稳态中起着关键作用。进一步的分析显示，在饥饿条件下RPL12-P3N-E21L过表达的小鼠中肝糖原积累。这些结果证实了RPL12作为核糖体自噬受体在饥饿条件下调节核糖体更新和维持肝脏细胞稳态中的生理作用。

图3 RPL12是哺乳动物中保守的核糖体自噬受体

研究结论

本研究证明了Rpl12在多种生物中作为保守的核糖体自噬受体发挥作用，Rpl12-Atg8s结合的中断导致核糖体蛋白和rRNA的显著积累，而Atg1介导的Rpl12磷酸化增强了其与Atg11的结合，从而在饥饿期间引发核糖体自噬。

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