Nature Commun | 巩孝帝等揭示N末端乙酰化调控植物蛋白质稳态和自噬的分子机制

高等真核生物蛋白质组中80%以上的蛋白质都存在N末端乙酰化修饰（N-terminal acetylation, NTA），其主要由附着在核糖体上的N末端乙酰基转移酶（N-terminal acetyltransferases, Nats）以共翻译的方式催化完成。NTA广泛影响蛋白质的亚细胞定位、蛋白质折叠和蛋白质-蛋白质互作等。近期在人、酵母、植物中的研究表明，NatA介导的NTA可以遮蔽蛋白质N末端，使其免于被降解识别子识别，从而调控真核生物蛋白质组的稳定性。然而，对于修饰比例占真核生物蛋白质组20%以上的NatB是否参与蛋白质稳态调控，目前尚无定论。此外，越来越多的研究表明UPS和自噬这两条调控真核生物蛋白质稳态的核心通路并非完全独立，然而其相互作用的分子机制尚不清楚。已有研究表明，NatB功能紊乱会导致人类癌症和帕金森病在内的多种疾病的发生，以及植物生长发育缺陷和对胁迫响应的改变。因此研究NatB的调控作用对于攻克重大疾病和培育高产抗逆作物具有重要意义。

近日，德国海德堡大学Markus Wirtz团队在Nature Communications发表题为The ribosome-associated N-terminal acetyltransferase B coordinates global proteostasis and autophagy in plants by creating Ac/N-degrons的研究论文，揭示了NatB通过协调UPS和自噬互作，调控植物蛋白质稳态进而平衡植物生长发育和营养胁迫响应分子机制。

首先，研究人员通过创制NatB的功能缺失突变体并结合N末端乙酰化组学分析，解析了NatB在维持植物正常生长发育中的生理功能，阐明了NatB的催化特点及其酶活的补偿机制。进一步利用蛋白质组学和泛素化组学联合分析发现，与NatA的作用相反，NatB的完全缺失导致植物体内总蛋白质降解和合成减慢，即蛋白质周转（protein turnover）减慢，从而揭示了NatB负调控植物蛋白质组稳定性的分子机制。

进一步的研究表明，natb突变体中泛素-蛋白酶体系统（UPS）受损导致包含Autophagy-related 8（ATG8）在内的多个自噬相关蛋白积累并激活自噬途径，使突变体在黑暗或者缺氮和缺硫等营养元素的条件下存活率升高。同时，鉴定到真核生物中保守的能量感受器SNF1-related protein kinase 1 （SnRK1）的催化亚基是NatB的关键底物，并揭示了NatB介导的N末端乙酰化导致其通过Ac/N-degron pathway降解从而抑制自噬的分子机制。

综上，该研究揭示了NatB在连接UPS与自噬两大蛋白质降解系统中的关键作用，阐明了NatB通过NTA动态调控SnRK1的活性，进而精准调控植物的生长发育和营养胁迫的分子机理，为解析真核生物中N末端乙酰化的调控机制和培育营养高效利用的作物提供了理论支撑（图1）。

图1 NatB通过协调UPS和自噬互作，调控植物蛋白质稳态进而平衡植物生长发育和营养胁迫响应

德国海德堡大学Markus Wirtz团队的巩孝帝博士为该论文的第一作者，海德堡大学的Markus Wirtz博士为通讯作者。德国慕尼黑大学的Tanja Bange教授和法国巴黎-萨克雷大学的Carmela Giglione教授也参与了该研究。该工作得到German Research Foundation (DFG)以及French National Research Agency (ANR)的支持。

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