Redox-mediated activation of ATG3 promotes ATG8 lipidation and autophagy progression in Chlamydomonas reinhardtii

莱茵衣藻 ATG8型 自噬 细胞生物学 生物 生物化学 自噬体 脂锚定蛋白 衣原体 活性氧 细胞凋亡 基因 突变体
作者
Manuel J. Mallén‐Ponce,María Esther Pérez‐Pérez
出处
期刊:Plant Physiology [Oxford University Press]
卷期号:194 (1): 359-375 被引量:3
标识
DOI:10.1093/plphys/kiad520
摘要

Abstract Autophagy is one of the main degradative pathways used by eukaryotic organisms to eliminate useless or damaged intracellular material to maintain cellular homeostasis under stress conditions. Mounting evidence indicates a strong interplay between the generation of reactive oxygen species and the activation of autophagy. Although a tight redox regulation of autophagy has been shown in several organisms, including microalgae, the molecular mechanisms underlying this control remain poorly understood. In this study, we have performed an in-depth in vitro and in vivo redox characterization of ATG3, an E2-activating enzyme involved in ATG8 lipidation and autophagosome formation, from 2 evolutionary distant unicellular model organisms: the green microalga Chlamydomonas (Chlamydomonas reinhardtii) and the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. Our results indicated that ATG3 activity from both organisms is subjected to redox regulation since these proteins require reducing equivalents to transfer ATG8 to the phospholipid phosphatidylethanolamine. We established the catalytic Cys of ATG3 as a redox target in algal and yeast proteins and showed that the oxidoreductase thioredoxin efficiently reduces ATG3. Moreover, in vivo studies revealed that the redox state of ATG3 from Chlamydomonas undergoes profound changes under autophagy-activating stress conditions, such as the absence of photoprotective carotenoids, the inhibition of fatty acid synthesis, or high light irradiance. Thus, our results indicate that the redox-mediated activation of ATG3 regulates ATG8 lipidation under oxidative stress conditions in this model microalga.

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