Atg1

Atg1
세린/스레오닌단백질키나아제 ATG1
식별자
유기체S. 세레비시아에 S288c
기호ATG1
Alt. 기호APG1; AUT3; CVT10
엔트레스852695
RefSeq(mRNA)NM_001181045
RefSeq(프로토콜)NP_011335
유니프로트P53104
기타자료
EC 번호2.7.11.1
염색체VII: 0.16 - 0.16Mb

AuTophaGy 관련 1 (Atg1)은 S.cerevisiae의 101.7kDa serine/threonine kinase로, ATG1 유전자에 의해 인코딩된다.[1]자가포소돔과 Cvt vesicle의 초기 건축에 필수적이다.비키나아제 역할에서는 Atg13 및 Atg17과의 복잡한 형성을 통해 영양소 가용성을 위한 센서인 TOR 키나아제에 의해 직접 제어된다.

소개

atg1은 atg 계열의 여러 다른 단백질과 연관시켜 자가포자극이나 cvt vesicle 형성에 기능하는 콤플렉스를 형성할 수 있다.자동포기의 시작은 사전자율구조의 구축(PAS)을 포함한다.대부분의 atg 단백질은 PAS에 축적되어 정상적인 성장 조건에서 Cvt vesicle 또는 기아 상태에서 자가포자체를 생성한다.[2]현재까지 31개의 ATG 유전자가 있는데, 이는 경로의 다른 단계에서 기능에 따라 여러 개의 다른 그룹으로 분류될 수 있다.이 중 17개의 유전자는 Cvt 경로에서만 작용한다.

구조

Atg1 유전자는 S. 세레비시아이의 7번 염색체에 있다.질량이 101.7kDa인 인코딩된 단백질은 길이가 897개의 아미노산을 가지며, N-terminus에서 302개의 아미노산의 단백질 세린/트레오닌 키나아제 영역을 포함한다.C-terminus에는 Cvt 밀매에 필요한 7개의 아미노산 긴 지역이 있다.단백질도 최소 9 세린 잔류물의 인산화(phosphorylation)를 통해 번역 후 변형된다.지금까지 Atg1로 만들어진 결정구조는 없었다.

함수

Atg1은 효모에서 두 가지 뚜렷한 기능을 가지고 있다(아래 참조). 다운스트림 Atg 단백질(즉, PAS 조직)의 키나제 독립채용과 다운스트림 기판의 인산화 작용에 의해 매개될 가능성이 있는 자포자체 형성의 키나제 의존적 기능이다.

상호 작용 파트너

Interaction partners of Atg1: Atg17, 29, 31 in autophagy, Atg11, 20, 24 in cytoplasm-to-vacuole targeting, Atg13 in both pathways
Atg1의 자동포기 및 Cvt 상호작용에 대한 개요

atg1은 적어도 6개의 다른 atg 단백질, 즉 atg 29, 31, 11, 20, 24와 상호작용하는 것으로 나타났다.이 중 Atg13은 자동포기 기능과 Cvt 기능 모두에 역할이 있는 것으로 나타났으며,[4][5][6] Atg17, 29, 31은 자동포기 기능만 있는 반면, Atg11, 20, 24는 Cvt 경로에만 참여한다.[7][8]효모 2-하이브리드 데이터와 친화도 격리를 바탕으로 Atg1은 Atg13, Atg17과 함께 복합체 내에 있는 것으로 확인된다.[9]Atg17이 Atg1이 없을 때 Atg13과 상호작용하지만 그 반대의 경우는 아니라는 관측은 Atg13이 Atg1과 Atg17 사이의 상호작용을 중재한다는 것을 시사한다.

규정

영양 상태(정상 성장) 및 기아(자율 성장)에서 TOR에 의한 Atg1 복합체 규제.

자동포기 기계는 영양소 결핍, 감염, 수리 메커니즘 또는 프로그램된 세포 사망과 같은 몇 가지 자극에 의해 작동된다.Atg1의 역할과 그 규제는 영양소 결핍과 그에 상응하는 성장 억제 아래에서 가장 잘 연구된다.영양소 가용성의 신호 전달 경로에 있는 주요 효소는 TOR이며, 이 중 두 개의 이소 형태는 효모(Tor1과 Tor2)에 존재한다.이 단백질들은 TORC1과 TORC2라는 두 가지 뚜렷한 복합체를 이루고 있으며, 그 중 TORC1은 세포 영양 상태에 매우 민감하다.영양소가 풍부한 조건에서는 TORC1이 활성화되고 여러 현장에서 Atg13을 인지화하므로 Atg1과의 복잡한 형성을 억제한다.이것은 Atg1 kinase 활성의 감소와 자가포식 감소로 이어진다.기아에 빠졌을 때 Atg13은 급속하게 탈인화되며 Atg1과 콤플렉스를 형성하여 이를 활성화시켜 다른 Atg 단백질의 모집을 통해 PAS의 후속 조립으로 이어진다.

Molecular mechanism of Atg1 complex
영양소가 풍부한 조건에서 TOR 키나제를 통해 Atg13을 인산화하여 Atg1 복합 조절의 분자 메커니즘.

단백질 키나제 A(PKA)는 TORC1 외에도 Atg1과 Atg13의 인산화 작용을 통해 자가포화를 억제한다.PKA 인산염 Atg1은 두 개의 뚜렷한 세린 잔류물에서 생성된다. 이러한 수정은 Atg1이 PAS와 적절히 분리되기 위해 필요한 것으로 나타났다.[10]Atg1 kinase의 하류 기질은 아직 설명되지 않았으며, Atg1이 주로 키나제 활동을 통해 자폐증에 작용하는지, 자폐 복합체 형성 중 구조적 역할을 통해 자폐증에 작용하는지에 대해서는 여전히 논쟁의 여지가 있다.Atg1의 키나제 활성은 자동포기의 크기에 중요하지만 시작은 아닐 수 있다.적어도 대형 스크린은 Atg8, Atg18 등 가능한 Atg1 기판의 후보 목록으로 이어졌다.[11]결론적으로 Atg1은 먼저 PAS 설정의 초기 단계 중에 구조 또는 비계 기능을 가지고 있으며, 그 다음에는 PAS에서 단백질 역학을 포함하는 키나제 의존 단계가 뒤따른다.[12]

호몰로지스

Atg1 동음이의어가 자가포화에도 필요하다는 증거는 많지만 최근 연구에서는 효모모델과 비교했을 때 차이점과 부가기능이 있다는 사실도 밝혀졌다.

새너하브디트 엘레강아지

C. 엘레간에서 Atg1에 해당하는 호몰로어는 unc-51(조정되지 않음-51)이다.Unc-51은 또한 적절한 축 유도 및 신경 발달에 기능한다.[13]

드로소필라 멜라노가스터

D. 멜라노가스터의 Atg1 호몰로뉴는 신경 발달과 뉴런 밀매에도 중요하다.또한 TOR에 대한 피드백 메커니즘이 있는데, 이 메커니즘은 Atg1의 업스트림에 위치하는 TOR 기능을 억제할 수 있다.[15]Atg1과 Atg13은 항상 D.멜라노가스터와 척추동물의 하나의 콤플렉스에 있다.D.멜라노가스터에서는 Atg13이 굶어 인산염에 걸리게 되는데, 효모 모델과 정반대인 것이 바로 그것이다.

척추동물

지금까지 척추동물에는 5개의 잠재적인 Atg1 맞춤법이 있다.ULK1과 ULK2(unc-51 유사키나제)는 마우스 뉴런의 성장 조절과 같은 신경 발달에 추가적인 기능을 가지고 있는 것으로 보고되었다.[16]ULK1과 2는 또한 mTOR에 부정적인 피드백 규정을 보여준다.

참조

  1. ^ "ATG1 Summary". YeastGenome.org. Retrieved 4 January 2012.
  2. ^ Mizushima N (January 2010). "The role of the Atg1/ULK1 complex in autophagy regulation". Curr Opin Cell Biol. 22 (2): 132–139. doi:10.1016/j.ceb.2009.12.004. PMID 20056399.
  3. ^ "UniProt P53104 (ATG1_YEAST)". UniProtKB. March 2, 2010. Retrieved March 17, 2010.
  4. ^ Kawamata T, Kamada Y, Suzuki K, et al. (December 2005). "Characterization of a novel autophagy-specific gene, ATG29". Biochem. Biophys. Res. Commun. 338 (4): 1884–9. doi:10.1016/j.bbrc.2005.10.163. PMID 16289106.
  5. ^ Kabeya Y, Kawamata T, Suzuki K, Ohsumi Y (May 2007). "Cis1/Atg31 is required for autophagosome formation in Saccharomyces cerevisiae". Biochem. Biophys. Res. Commun. 356 (2): 405–10. doi:10.1016/j.bbrc.2007.02.150. PMID 17362880.
  6. ^ Kawamata T, Kamada Y, Kabeya Y, Sekito T, Ohsumi Y (May 2008). "Organization of the pre-autophagosomal structure responsible for autophagosome formation". Mol. Biol. Cell. 19 (5): 2039–50. doi:10.1091/mbc.E07-10-1048. PMC 2366851. PMID 18287526.
  7. ^ Kim J, Kamada Y, Stromhaug PE, et al. (April 2001). "Cvt9/Gsa9 functions in sequestering selective cytosolic cargo destined for the vacuole". J. Cell Biol. 153 (2): 381–96. doi:10.1083/jcb.153.2.381. PMC 2169458. PMID 11309418.
  8. ^ Nice DC, Sato TK, Stromhaug PE, Emr SD, Klionsky DJ (August 2002). "Cooperative binding of the cytoplasm to vacuole targeting pathway proteins, Cvt13 and Cvt20, to phosphatidylinositol 3-phosphate at the pre-autophagosomal structure is required for selective autophagy". J. Biol. Chem. 277 (33): 30198–207. doi:10.1074/jbc.M204736200. PMC 2754692. PMID 12048214.
  9. ^ Kabeya Y, Kamada Y, Baba M, Takikawa H, Sasaki M, Ohsumi Y (May 2005). "Atg17 functions in cooperation with Atg1 and Atg13 in yeast autophagy". Mol. Biol. Cell. 16 (5): 2544–53. doi:10.1091/mbc.E04-08-0669. PMC 1087256. PMID 15743910.Kamada Y, Funakoshi T, Shintani T, Nagano K, Ohsumi M, Ohsumi Y (September 2000). "Tor-mediated induction of autophagy via an Apg1 protein kinase complex". J. Cell Biol. 150 (6): 1507–13. doi:10.1083/jcb.150.6.1507. PMC 2150712. PMID 10995454.
  10. ^ Budovskaya YV, Stephan JS, Deminoff SJ, Herman PK (September 2005). "An evolutionary proteomics approach identifies substrates of the cAMP-dependent protein kinase". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (39): 13933–8. Bibcode:2005PNAS..10213933B. doi:10.1073/pnas.0501046102. PMC 1236527. PMID 16172400.
  11. ^ Ptacek J, Devgan G, Michaud G, et al. (December 2005). "Global analysis of protein phosphorylation in yeast" (PDF). Nature. 438 (7068): 679–84. Bibcode:2005Natur.438..679P. doi:10.1038/nature04187. PMID 16319894. S2CID 4332381.
  12. ^ Chan EY, Tooze SA (August 2009). "Evolution of Atg1 function and regulation". Autophagy. 5 (6): 758–65. doi:10.4161/auto.8709. PMID 19411825.
  13. ^ Ogura K, Wicky C, Magnenat L, et al. (October 1994). "Caenorhabditis elegans unc-51 gene required for axonal elongation encodes a novel serine/threonine kinase". Genes Dev. 8 (20): 2389–400. doi:10.1101/gad.8.20.2389. PMID 7958904.
  14. ^ Toda H, Mochizuki H, Flores R, et al. (December 2008). "UNC-51/ATG1 kinase regulates axonal transport by mediating motor-cargo assembly". Genes Dev. 22 (23): 3292–307. doi:10.1101/gad.1734608. PMC 2600757. PMID 19056884.
  15. ^ Scott RC, Juhász G, Neufeld TP (January 2007). "Direct induction of autophagy by Atg1 inhibits cell growth and induces apoptotic cell death". Curr. Biol. 17 (1): 1–11. doi:10.1016/j.cub.2006.10.053. PMC 1865528. PMID 17208179.
  16. ^ Tomoda T, Bhatt RS, Kuroyanagi H, Shirasawa T, Hatten ME (December 1999). "A mouse serine/threonine kinase homologous to C. elegans UNC51 functions in parallel fiber formation of cerebellar granule neurons". Neuron. 24 (4): 833–46. doi:10.1016/S0896-6273(00)81031-4. PMID 10624947.