乙醯轉移酶與自噬作用（autophagy）

 

自噬作用。圖片來源：ChatGPT

在植物和其他生物中，自噬作用（autophagy）是一種細胞清理機制，除了可以協助細胞清除掉老廢構造之外，當個體營養不足時，細胞也會通過自噬來分解並回收其部分冗餘構造，以維持基本生命活動。

最近有研究團隊在研究HLS1這個基因時，發現它與自噬作用有關。

HLS1（HOOKLESS1）是因為缺少HLS1的植物其頂端鉤（apical hook）的形成受阻而得名。在植物生物學中，頂端鉤是一種特定的生長形態，通常在雙子葉植物的幼苗階段出現，尤其是從地下萌發的幼苗。這種彎曲結構有助於保護穿透土壤表面生長的幼苗其嫩芽（含有頂端生長點）不受損傷。

在阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）中，HLS1基因被發現與頂端鉤的形成有關。缺少HLS1的植物顯示出頂端鉤發育受阻的性狀，這意味著HLS1在頂端鉤的形成和維持中扮演著重要角色。

在過去的研究發現，HLS1與已知乙醯轉移酶（acetyltransferase）的序列有相似性。因此，它被認為可能是一種乙醯轉移酶。

研究團隊透過使用幾種測試（拉下試驗、雙分子螢光互補、免疫共沈澱）後發現，HLS1可以直接與ATG18a（AUTOPHAGY-RELATED PROTEIN18a）的蛋白質互動。HLS1會對ATG18a進行乙醯化（acetylation），這是一種後轉譯修飾，對自噬過程非常重要。乙醯化增強了ATG18a與另一蛋白ATG2的相互作用，這對於自噬體的形成是必要的。

研究團隊是怎麼發現乙醯化增強了ATG18a與另一蛋白ATG2的相互作用的呢？他們在ATG18a–GFP/Col-0和ATG18a–GFP/hls1-1植物中，於缺碳狀況下偵測了ATG2和ATG18a之間的交互作用。研究團隊發現，在hls1-1突變株中，ATG18a的乙醯化顯著降低，此時帶有Flag–ATG2的轉殖植物拉下植物中的ATG18a–GFP的能力減弱，這顯示HLS1介導的ATG18a乙醯化增強了ATG2和ATG18a之間的交互作用。

另外，當HLS1功能缺失時，植物對營養匱乏的環境表現出更高的敏感性。這可能是因為HLS1在促進植物自噬過程中扮演著重要角色，特別是在營養不足的情況下。

最後，HLS1缺失的植物確實會表現出頂端鉤形成異常，這是由於它在調節相關生長過程中的關鍵作用受到了影響。這與HLS1在自噬過程中的作用是分開的，顯示了這一基因在植物發育中的多重角色。

參考文獻：

Li Huang, Xing Wen, Lian Jin, Huihui Han, Hongwei Guo, HOOKLESS1 acetylates AUTOPHAGY-RELATED PROTEIN18a to promote autophagy during nutrient starvation in Arabidopsis, The Plant Cell, 2023;, koad252, https://doi.org/10.1093/plcell/koad252