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Atg9 is a lipid scramblase that mediates autophagosomal membrane expansion.
Matoba, Kazuaki; Kotani, Tetsuya; Tsutsumi, Akihisa; Tsuji, Takuma; Mori, Takaharu; Noshiro, Daisuke; Sugita, Yuji; Nomura, Norimichi; Iwata, So; Ohsumi, Yoshinori; Fujimoto, Toyoshi; Nakatogawa, Hitoshi; Kikkawa, Masahide; Noda, Nobuo N.
Afiliación
  • Matoba K; Institute of Microbial Chemistry (BIKAKEN), Tokyo, Japan.
  • Kotani T; School of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology, Yokohama, Japan.
  • Tsutsumi A; Department of Cell Biology and Anatomy, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, Tokyo, Japan.
  • Tsuji T; Research Institute for Diseases of Old Age, Juntendo University Graduate School of Medicine, Tokyo, Japan.
  • Mori T; RIKEN Cluster for Pioneering Research, Wako, Japan.
  • Noshiro D; Institute of Microbial Chemistry (BIKAKEN), Tokyo, Japan.
  • Sugita Y; RIKEN Cluster for Pioneering Research, Wako, Japan.
  • Nomura N; RIKEN Center for Computational Science, Kobe, Japan.
  • Iwata S; RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research, Kobe, Japan.
  • Ohsumi Y; Department of Cell Biology, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Kyoto, Japan.
  • Fujimoto T; Department of Cell Biology, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Kyoto, Japan.
  • Nakatogawa H; RIKEN SPring-8 Center, Hyogo, Japan.
  • Kikkawa M; Cell Biology Center, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology, Yokohama, Japan.
  • Noda NN; Research Institute for Diseases of Old Age, Juntendo University Graduate School of Medicine, Tokyo, Japan.
Nat Struct Mol Biol ; 27(12): 1185-1193, 2020 12.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-33106658
ABSTRACT
The molecular function of Atg9, the sole transmembrane protein in the autophagosome-forming machinery, remains unknown. Atg9 colocalizes with Atg2 at the expanding edge of the isolation membrane (IM), where Atg2 receives phospholipids from the endoplasmic reticulum (ER). Here we report that yeast and human Atg9 are lipid scramblases that translocate phospholipids between outer and inner leaflets of liposomes in vitro. Cryo-EM of fission yeast Atg9 reveals a homotrimer, with two connected pores forming a path between the two membrane leaflets one pore, located at a protomer, opens laterally to the cytoplasmic leaflet; the other, at the trimer center, traverses the membrane vertically. Mutation of residues lining the pores impaired IM expansion and autophagy activity in yeast and abolished Atg9's ability to transport phospholipids between liposome leaflets. These results suggest that phospholipids delivered by Atg2 are translocated from the cytoplasmic to the luminal leaflet by Atg9, thereby driving autophagosomal membrane expansion.
Asunto(s)
Autofagosomas/química; Proteínas Relacionadas con la Autofagia/química; Proteínas de la Membrana/química; Fosfolípidos/química; Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/química; Saccharomyces cerevisiae/química; Proteínas de Transporte Vesicular/química; Autofagosomas/metabolismo; Proteínas Relacionadas con la Autofagia/genética; Proteínas Relacionadas con la Autofagia/metabolismo; Sitios de Unión; Transporte Biológico; Microscopía por Crioelectrón; Expresión Génica; Proteínas Fluorescentes Verdes/química; Proteínas Fluorescentes Verdes/genética; Proteínas Fluorescentes Verdes/metabolismo; Humanos; Membrana Dobles de Lípidos/química; Membrana Dobles de Lípidos/metabolismo; Proteínas Luminiscentes/genética; Proteínas Luminiscentes/metabolismo; Proteínas de la Membrana/genética; Proteínas de la Membrana/metabolismo; Modelos Moleculares; Fosfolípidos/metabolismo; Unión Proteica; Conformación Proteica en Hélice alfa; Conformación Proteica en Lámina beta; Dominios y Motivos de Interacción de Proteínas; Multimerización de Proteína; Proteolípidos/química; Proteolípidos/metabolismo; Proteínas Recombinantes de Fusión/química; Proteínas Recombinantes de Fusión/genética; Proteínas Recombinantes de Fusión/metabolismo; Saccharomyces cerevisiae/genética; Saccharomyces cerevisiae/metabolismo; Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/genética; Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/metabolismo; Proteínas de Transporte Vesicular/genética; Proteínas de Transporte Vesicular/metabolismo; Proteína Fluorescente Roja

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Asunto principal: Fosfolípidos / Saccharomyces cerevisiae / Proteínas de Saccharomyces cerevisiae / Proteínas de Transporte Vesicular / Autofagosomas / Proteínas Relacionadas con la Autofagia / Proteínas de la Membrana Idioma: En Revista: Nat Struct Mol Biol Asunto de la revista: BIOLOGIA MOLECULAR Año: 2020 Tipo del documento: Article País de afiliación: Japón

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Asunto principal: Fosfolípidos / Saccharomyces cerevisiae / Proteínas de Saccharomyces cerevisiae / Proteínas de Transporte Vesicular / Autofagosomas / Proteínas Relacionadas con la Autofagia / Proteínas de la Membrana Idioma: En Revista: Nat Struct Mol Biol Asunto de la revista: BIOLOGIA MOLECULAR Año: 2020 Tipo del documento: Article País de afiliación: Japón
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