細(xì)胞自噬是一種在真核細(xì)胞中高度受調(diào)控的、溶酶體依賴性的重要細(xì)胞代謝過程，主要參與降解細(xì)胞內(nèi)的蛋白聚集體、衰老損傷的細(xì)胞器以及侵入細(xì)胞的病原體等過程。通過細(xì)胞自噬不僅可以為細(xì)胞提供養(yǎng)分來應(yīng)對(duì)饑餓等壓力，而且也可以通過降解體內(nèi)受損的細(xì)胞器和毒性的生物大分子等來保護(hù)細(xì)胞免受損傷。因此細(xì)胞自噬在維持生物體的細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡、發(fā)育、衰老、退化及免疫防御等方面都扮演著重要的角色，它的功能異常會(huì)引起大量的人類疾病，如癌癥、神經(jīng)退行性疾病以及病原體感染引發(fā)的炎癥等。近年來，越來越多的研究表明在細(xì)胞自噬目標(biāo)底物的識(shí)別環(huán)節(jié)，有一類自噬受體家族蛋白發(fā)揮著舉足輕重的作用，它們可以特異性地識(shí)別相關(guān)底物并包裹到自噬體中，從而介導(dǎo)其選擇性的降解清除。
CALCOCO2/NDP52是一個(gè)典型的自噬受體蛋白，被報(bào)道參與選擇性自噬降解入侵細(xì)胞的病原體（xenophagy）。它的C末端含有一個(gè)能結(jié)合泛素蛋白的UBZ結(jié)構(gòu)域，能特異性的識(shí)別被泛素修飾的入侵病原體，從而介導(dǎo)其選擇性的自噬降解清除（Nature Immunology,?2009, 10, 1215-1221）。但是，迄今為止，關(guān)于CALCOCO2蛋白UBZ區(qū)域的結(jié)構(gòu)以及其特異性識(shí)別泛素化底物的分子機(jī)制未知。近期，中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘李鋒研究組在國際知名期刊《Autophagy》在線發(fā)表了題為“Molecular basis of ubiquitin recognitionby the autophagy receptor CALCOCO2”（自噬受體蛋白CALCOCO2識(shí)別泛素蛋白的分子機(jī)制）的研究論文（Autophagy,?2015, DOI:http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2015.1082025#abstract）。
該團(tuán)隊(duì)運(yùn)用液態(tài)核磁共振技術(shù)成功地解析了CALCOCO2 UBZ的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該UBZ結(jié)構(gòu)域由一個(gè)非常動(dòng)態(tài)的、非典型的鋅指結(jié)構(gòu)域（ZF1）和一個(gè)典型的C2H2型的鋅指結(jié)構(gòu)域（ZF2）組成。并通過一系列的核磁共振和生化實(shí)驗(yàn)表明：CALCOCO2僅通過第二個(gè)C2H2型的鋅指結(jié)構(gòu)域來結(jié)合泛素蛋白，并且對(duì)于識(shí)別泛素單體和參與xenophagy的M1，K63，K48 連接的不同泛素鏈沒有明顯的選擇性；然而，這兩個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)域?qū)τ贑ALCOCO2結(jié)合非典型的肌球蛋白Myosin6則是必須的。進(jìn)一步通過X射線晶體衍射分析技術(shù)，他們解析了高分辨率的CALCOCO2 ZF2結(jié)合泛素單體的復(fù)合物三維晶體結(jié)構(gòu)，從而詳細(xì)揭示了CALCOCO2 ZF2結(jié)合泛素單體的分子機(jī)制。最后，運(yùn)用細(xì)胞免疫熒光結(jié)合沙門氏菌侵染實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步從細(xì)胞功能角度證實(shí)，CALCOCO2 選擇性識(shí)別被泛素化修飾的入侵病原體依賴于其ZF2結(jié)構(gòu)域?qū)τ诜核氐鞍椎奶禺愋宰R(shí)別。此項(xiàng)研究綜合性地運(yùn)用液態(tài)核磁共振波譜學(xué)、X射線晶體衍射等結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段結(jié)合系統(tǒng)的生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，首次從結(jié)構(gòu)角度揭示了CALCOCO2識(shí)別泛素的分子機(jī)制，并且系統(tǒng)性地研究了CALCOCO2識(shí)別不同泛素鏈的選擇性機(jī)制，為進(jìn)一步研究和闡明自噬受體家族蛋白選擇性識(shí)別泛素化底物和參與選擇性自噬降解入侵病原體的作用機(jī)制提供了重要的研究基礎(chǔ)。
潘李鋒課題組的博士后謝興巧和博士生李發(fā)祥為本文的共同第一作者，另外，中科院上海生命科學(xué)研究院上海巴斯德研究所的陳昌斌課題組協(xié)助完成了沙門氏菌的侵染實(shí)驗(yàn)。上述研究工作得到國家青年千人計(jì)劃項(xiàng)目、科技部973計(jì)劃青年專題項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目、上海市啟明星項(xiàng)目、生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及中國科學(xué)院的資助。
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