PI3K-WIPI2陽性フィードバックループは、オートファジーのLC3脂質化をアロステリックに活性化します

オートファジーは、二重膜オートファゴソーム内のリソソームへの送達により、細胞質貨物を分解します。オートファジークラスIIIホスファチジルイノシトール-3キナーゼ複合体I（PI3KC3-C1）およびATG8/LC3タンパク質の類似性により、ATG12-ATG5-ATG16L1（E3）複合体の類似性膜への結合によるホスホイノシチドPI（3）Pの合成wipi2によって接続されたオートファゴソーム生合成。ここでは、これらのイベントの完全な再構成を提示します。巨大な単層小胞（GUV）では、LC3脂質化はWIPI2の動員に厳密に依存しており、それはPi（3）pに依存します。WIPI2の非存在下でE3を膜に異所性に標的とすることは、LC3脂質化をサポートするには不十分であり、WIPI2がE3複合体をアロステリックに活性化することを示しています。PI3KC3-C1とWIPI2は、肯定的なフィードバックループで互いの募集を相互に促進します。PI 3-キナーゼとLC3の脂質化反応の両方を同時に実行すると、PI3KC3-C1とWIPI2の間の肯定的なフィードバックは、細胞オートファゴソーム形成で見られるものと同様の速度と同様の速度との急速なLC3脂質化をもたらしました。

Autophagy degrades cytoplasmic cargo by its delivery to lysosomes within double membrane autophagosomes. Synthesis of the phosphoinositide PI(3)P by the autophagic class III phosphatidylinositol-3 kinase complex I (PI3KC3-C1) and conjugation of ATG8/LC3 proteins to phagophore membranes by the ATG12-ATG5-ATG16L1 (E3) complex are two critical steps in autophagosome biogenesis, connected by WIPI2. Here, we present a complete reconstitution of these events. On giant unilamellar vesicles (GUVs), LC3 lipidation is strictly dependent on the recruitment of WIPI2 that in turn depends on PI(3)P. Ectopically targeting E3 to membranes in the absence of WIPI2 is insufficient to support LC3 lipidation, demonstrating that WIPI2 allosterically activates the E3 complex. PI3KC3-C1 and WIPI2 mutually promote the recruitment of each other in a positive feedback loop. When both PI 3-kinase and LC3 lipidation reactions were performed simultaneously, positive feedback between PI3KC3-C1 and WIPI2 led to rapid LC3 lipidation with kinetics similar to that seen in cellular autophagosome formation.