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TMIMS的研究人員發(fā)現(xiàn)，PINK1(絲氨酸/蘇氨酸激酶)和Parkin(泛素連接酶：E3)協(xié)同作用，泛素化了受損線粒體的外膜蛋白，從而誘導(dǎo)了稱為自噬的選擇性自噬。這種線粒體的功能障礙導(dǎo)致線粒體質(zhì)量下降和ROS過度產(chǎn)生，因此與遺傳性隱性帕金森氏病的發(fā)展有關(guān)。

在細(xì)胞中，泛素充當(dāng)選擇性自噬的信號。已經(jīng)提出，與泛素和自噬體形成因子結(jié)合的自噬適應(yīng)蛋白與選擇性自噬有關(guān)。哺乳動物細(xì)胞編碼五個自噬適配器（p62，NBR1，TAX1BP1，NDP52，OPTN），并且據(jù)報道，OPTN和NDP52在PINK1 / Parkin介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬中起關(guān)鍵作用。但是，OPTN和NDP52誘導(dǎo)線粒體吞噬的分子機(jī)制仍然不清楚。PINK1是否對受損的線粒體和/或由PINK1產(chǎn)生的磷酸化泛素起直接自噬信號的作用也引起爭議。在這項研究中，TMIMS的Yamano及其同事闡明了一種新的機(jī)制，通過該機(jī)制，與PINK1 / Parkin綴合的泛素鏈作為自噬信號被讀出。

首先，Yamano及其同事發(fā)現(xiàn)，可以通過人為地靶向線粒體外膜的線性泛素鏈或誘導(dǎo)特定線粒體外膜蛋白泛素化的化合物SNIPER誘導(dǎo)線粒體吞噬。這些結(jié)果表明，線粒體表面上的遍在蛋白鏈本身對于線粒吞噬是必不可少的，而PINK1和磷酸化的遍在蛋白對于帕金激活是必不可少的，但對于線粒吞噬卻不是。

接下來，在誘導(dǎo)帕金介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬后，檢查了自噬銜接蛋白(p62，NBR1，NDP52，OPTN)的細(xì)胞內(nèi)定位。所有自噬銜接蛋白都募集到受損的線粒體上。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)p62和NBR1在整個線粒體中均勻分布，而NDP52和OPTN僅位于線粒體的受限區(qū)域。由于自噬小體標(biāo)記分子LC3B也位于該亞結(jié)構(gòu)域中，因此可以預(yù)期NDP52和OPTN專門積聚在泛素化線粒體與自噬小體之間的接觸部位。

接下來，Yamano及其同事希望闡明NDP52和OPTN如何將泛素化轉(zhuǎn)化為自噬降解信號的分子機(jī)制。為了解決這個問題，研究人員使用了Fluoppi系統(tǒng)(Watanabe et al.Sci Rep 2017)，其中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用可以檢測為細(xì)胞中的熒光灶。在Fluoppi系統(tǒng)中，與同源低聚Ash標(biāo)簽融合的蛋白質(zhì)'A'和與同源四聚體Azami Green(AG)融合的蛋白質(zhì)'B'被共表達(dá)。如果“ A”與“ B”相互作用，則它們通過多價相互作用(例如，Ash標(biāo)簽的多聚化，AG的四聚化以及“ A”和“ B”之間的相互作用)在細(xì)胞中形成相分離的熒光灶。

當(dāng)融合有Ash標(biāo)簽的串聯(lián)泛素和融合有AG的自噬適應(yīng)蛋白在細(xì)胞中共表達(dá)時，通過相分離形成了熒光灶。如上所述，NDP52和OPTN定位于線粒體和自噬體之間的假定接觸位點。因此，研究人員檢查了LC3家族蛋白是否在自噬銜接子和泛素形成的灶中積累。出乎意料的是，由p62或NBR1而非由NDP52或OPTN形成的相分離灶包含更多的LC3家族蛋白。由于p62和NBR1對于PINK1 / Parkin介導(dǎo)的線粒體而言是可有可無的，因此這些結(jié)果表明，OPTN和NDP52在線粒體中的關(guān)鍵作用并非僅源自與LC3的結(jié)合能力。

Yamano及其同事隨后搜索了與OPTN和泛素協(xié)同作用的自噬相關(guān)蛋白(ATG蛋白)。盡管OPTN熒光灶中不包含ATG13，ATG14，WIPI2和ATG16L1，但ATG9A已與OPTN灶完全合并。由于在其他自噬銜接子(例如NDP52，p62和NBR1)形成的灶中未觀察到ATG9A，因此這些結(jié)果表明OPTN與ATG9A特異性相互作用。

為了縮小對于OPTN-ATG9A相互作用必不可少的位點，構(gòu)建了OPTN的一系列缺失突變體和幾個氨基酸取代基。研究人員最終發(fā)現(xiàn)，OPTN中的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域?qū)τ贏TG9A結(jié)合至關(guān)重要。實際上，在亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域中具有突變的OPTN形成了熒光“ Fluoppi病灶”，其泛素相當(dāng)于野生型OPTN，但ATG9A定位到熒光病灶中卻被完全削弱。