高等真核生物蛋白質(zhì)組中80%以上的蛋白質(zhì)都存在N末端乙酰化修飾（N-terminal acetylation, NTA），其主要由附著在核糖體上的N末端乙?；D(zhuǎn)移酶（N-terminal acetyltransferases, Nats）以共翻譯的方式催化完成。NTA廣泛影響蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞定位、蛋白質(zhì)折疊和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互作等。近期在人、酵母、植物中的研究表明，NatA介導(dǎo)的NTA可以遮蔽蛋白質(zhì)N末端，使其免于被降解識別子識別，從而調(diào)控真核生物蛋白質(zhì)組的穩(wěn)定性。然而，對于修飾比例占真核生物蛋白質(zhì)組20%以上的NatB是否參與蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)調(diào)控，目前尚無定論。此外，越來越多的研究表明UPS和自噬這兩條調(diào)控真核生物蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的核心通路并非完全獨(dú)立，然而其相互作用的分子機(jī)制尚不清楚。已有研究表明，NatB功能紊亂會導(dǎo)致人類癌癥和帕金森病在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生，以及植物生長發(fā)育缺陷和對脅迫響應(yīng)的改變。因此研究NatB的調(diào)控作用對于攻克重大疾病和培育高產(chǎn)抗逆作物具有重要意義。

近日，德國海德堡大學(xué)Markus Wirtz團(tuán)隊在Nature Communications發(fā)表題為The ribosome-associated N-terminal acetyltransferase B coordinates global proteostasis and autophagy in plants by creating Ac/N-degrons的研究論文，揭示了NatB通過協(xié)調(diào)UPS和自噬互作，調(diào)控植物蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)進(jìn)而平衡植物生長發(fā)育和營養(yǎng)脅迫響應(yīng)分子機(jī)制。

首先，研究人員通過創(chuàng)制NatB的功能缺失突變體并結(jié)合N末端乙?；M學(xué)分析，解析了NatB在維持植物正常生長發(fā)育中的生理功能，闡明了NatB的催化特點(diǎn)及其酶活的補(bǔ)償機(jī)制。進(jìn)一步利用蛋白質(zhì)組學(xué)和泛素化組學(xué)聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，與NatA的作用相反，NatB的完全缺失導(dǎo)致植物體內(nèi)總蛋白質(zhì)降解和合成減慢，即蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)（protein turnover）減慢，從而揭示了NatB負(fù)調(diào)控植物蛋白質(zhì)組穩(wěn)定性的分子機(jī)制。

進(jìn)一步的研究表明，natb突變體中泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）受損導(dǎo)致包含Autophagy-related 8（ATG8）在內(nèi)的多個自噬相關(guān)蛋白積累并激活自噬途徑，使突變體在黑暗或者缺氮和缺硫等營養(yǎng)元素的條件下存活率升高。同時，鑒定到真核生物中保守的能量感受器SNF1-related protein kinase 1 （SnRK1）的催化亞基是NatB的關(guān)鍵底物，并揭示了NatB介導(dǎo)的N末端乙?；瘜?dǎo)致其通過Ac/N-degron pathway降解從而抑制自噬的分子機(jī)制。

綜上，該研究揭示了NatB在連接UPS與自噬兩大蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用，闡明了NatB通過NTA動態(tài)調(diào)控SnRK1的活性，進(jìn)而精準(zhǔn)調(diào)控植物的生長發(fā)育和營養(yǎng)脅迫的分子機(jī)理，為解析真核生物中N末端乙?；恼{(diào)控機(jī)制和培育營養(yǎng)高效利用的作物提供了理論支撐（圖1）。

圖1 NatB通過協(xié)調(diào)UPS和自噬互作，調(diào)控植物蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)進(jìn)而平衡植物生長發(fā)育和營養(yǎng)脅迫響應(yīng)

德國海德堡大學(xué)Markus Wirtz團(tuán)隊的鞏孝帝博士為該論文的第一作者，海德堡大學(xué)的Markus Wirtz博士為通訊作者。德國慕尼黑大學(xué)的Tanja Bange教授和法國巴黎-薩克雷大學(xué)的Carmela Giglione教授也參與了該研究。該工作得到German Research Foundation (DFG)以及French National Research Agency (ANR)的支持。

https://www.nature.com/articles/s41467-026-71208-2