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自噬体的形成始于富含磷脂酰肌醇3-磷酸的内质网（ER）亚结构域，即所谓的omegasome。DFCP1/ZFYVE1通过其FYVE结构域被募集至omegasome，且近期研究表明其作为一种ATP酶参与omegasome收缩和自噬体生物发生。然而，DFCP1 ATP酶活性的结构基础，以及核苷酸依赖性的构象状态如何调控omegasome动力学，仍然未知。在本研究中，我们解析了DFCP1 ATP酶结构域分别与ADP或不可水解的ATP类似物AppNHp复合时的晶体结构，分辨率接近原子水平。我们采用结构指导的诱变方法，界定了细胞中DFCP1功能所必需的残基。 这些结构揭示，活性位点包含一个反式作用的Arg271指结构，负责协调γ-磷酸基团，以及一个反式作用的His323，其与ATP腺嘌呤环发生堆叠作用。ATP水解导致Arg271邻近区域发生构象转换，而与His323的相互作用在ADP存在时仍得以保持。对DFCP1及其突变体的生化分析表明，DFCP1可在膜上形成ATP依赖性的微结构域。对His323和Arg271的破坏使核苷酸结合与ATP水解发生解偶联，并改变了该蛋白的寡聚状态。对DFCP1敲除细胞进行野生型或突变型DFCP1回补后的活细胞成像进一步表明，这些生化缺陷会转化为不同的omegasome表型。综上，我们的数据为DFCP1 ATP酶活性提供了结构—功能框架，并揭示了不同催化元件如何在体内控制omegasome动力学。我们提出，核苷酸依赖性的组装以及由水解驱动的构象变化，使DFCP1能够调控omegasome形成及其向自噬体闭合阶段的推进。
1 德国法兰克福歌德大学生物化学II研究所，法兰克福，60590，德国；德国法兰克福歌德大学布赫曼分子生命科学研究所，法兰克福，60438，德国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Mohit Misra 的 ORCID 记录
Zhicheng Cui 2 美国加利福尼亚大学伯克利分校分子与细胞生物学系，加利福尼亚州伯克利，94720，美国；美国加利福尼亚大学伯克利分校加州定量生物科学研究所，加利福尼亚州伯克利，94720，美国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Zhicheng Cui 的 ORCID 记录
Marie-Catherine Drigeard Desgarnier 3 挪威奥斯陆大学医学院癌症细胞重编程中心，Montebello，奥斯陆，N-0424，挪威；挪威奥斯陆大学医院癌症研究所分子细胞生物学系，Montebello，奥斯陆，N-0379，挪威； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Marie-Catherine Drigeard Desgarnier 的 ORCID 记录
Amin Godin 4 德国法兰克福歌德大学生物化学II研究所，法兰克福，60590，德国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Amin Godin 的 ORCID 记录
Deep Chatterjee 5 德国法兰克福歌德大学药物化学研究所，法兰克福，60438，德国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Deep Chatterjee 的 ORCID 记录
Yuchao Zhang 2 美国加利福尼亚大学伯克利分校分子与细胞生物学系，加利福尼亚州伯克利，94720，美国；美国加利福尼亚大学伯克利分校加州定量生物科学研究所，加利福尼亚州伯克利，94720，美国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Yuchao Zhang 的 ORCID 记录
Julia Pomirska 1 德国法兰克福歌德大学生物化学II研究所，法兰克福，60590，德国；德国法兰克福歌德大学布赫曼分子生命科学研究所，法兰克福，60438，德国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Laura Rodriguez de la Ballina 3 挪威奥斯陆大学医学院癌症细胞重编程中心，Montebello，奥斯陆，N-0424，挪威；挪威奥斯陆大学医院癌症研究所分子细胞生物学系，Montebello，奥斯陆，N-0379，挪威； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Laura Rodriguez de la Ballina 的 ORCID 记录
Karla Tapia 2 美国加利福尼亚大学伯克利分校分子与细胞生物学系，加利福尼亚州伯克利，94720，美国；美国加利福尼亚大学伯克利分校加州定量生物科学研究所，加利福尼亚州伯克利，94720，美国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Karla Tapia 的 ORCID 记录
Sebastian Mathea 5 德国法兰克福歌德大学药物化学研究所，法兰克福，60438，德国； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Sebastian Mathea 的 ORCID 记录
James H Hurley 6 美国加利福尼亚大学伯克利分校分子与细胞生物学系，加利福尼亚州伯克利，94720，美国；美国加利福尼亚大学伯克利分校加州定量生物科学研究所，加利福尼亚州伯克利，94720，美国；加利福尼亚大学伯克利分校 Helen Wills 神经科学研究所； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 James H Hurley 的 ORCID 记录
Kay O. Schink 7 挪威奥斯陆大学基础医学科学研究所分子医学系，N-0372，挪威； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Kay O. Schink 的 ORCID 记录
Ivan Dikic 8 德国法兰克福歌德大学生物化学II研究所，法兰克福，60590，德国；德国法兰克福歌德大学布赫曼分子生命科学研究所，法兰克福，60438，德国；德国法兰克福马克斯·普朗克生物物理研究所； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Ivan Dikic 的 ORCID 记录
Harald Stenmark 3 挪威奥斯陆大学医学院癌症细胞重编程中心，Montebello，奥斯陆，N-0424，挪威；挪威奥斯陆大学医院癌症研究所分子细胞生物学系，Montebello，奥斯陆，N-0379，挪威； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Harald Stenmark 的 ORCID 记录
Viola Nähse 9 挪威北极大学（UiT），特罗姆瑟，NO-9037，挪威；挪威奥斯陆大学医学院癌症细胞重编程中心，Montebello，奥斯陆，N-0424，挪威；挪威奥斯陆大学医院癌症研究所分子细胞生物学系，Institute for Cancer Resea 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Viola Nähse 的 ORCID 记录
通讯作者： viola.naehse{at}uit.no
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摘要
自噬体的形成始于富含磷脂酰肌醇3-磷酸（phosphatidylinositol 3-phosphate, PI3P）的内质网（ER）亚区，这些亚区被称为 omegasome。DFCP1/ZFYVE1 通过其 FYVE 结构域被募集至 omegasome，且近期已被证明作为一种 ATP 酶参与 omegasome 收缩和自噬体生物发生。然而，DFCP1 ATP 酶活性的结构基础，以及核苷酸依赖性的构象状态如何调控 omegasome 动态，仍不清楚。在本研究中，我们以接近原子分辨率解析了 DFCP1 ATP 酶结构域分别与 ADP 或不可水解 ATP 类似物 AppNHp 结合的晶体结构。我们利用结构指导的定点突变来界定细胞中 DFCP1 功能所需的关键残基。结构显示，活性位点包含一个反式作用的 Arg271 指，负责协同 γ-磷酸基团，以及一个反式作用的 His323，其与 ATP 腺嘌呤环发生堆叠作用。ATP 水解导致 Arg271 邻近区域发生构象转换，而与 His323 的接触在 ADP 存在时仍然持续。对 DFCP1 及其突变体的生化分析表明，DFCP1 可在膜上形成 ATP 依赖性的微区。破坏 His323 和 Arg271 会使核苷酸结合与 ATP 水解解偶联，并改变蛋白质的寡聚状态。对以野生型或突变型 DFCP1 重建的 DFCP1 敲除细胞进行活细胞成像进一步表明，这些生化缺陷会转化为不同的 omegasome 表型。综上，我们的数据为 DFCP1 ATP 酶活性提供了结构—功能框架，并揭示了不同催化元件如何在体内控制 omegasome 动态。我们提出，核苷酸依赖性的组装以及由水解驱动的构象变化使 DFCP1 能够调控 omegasome 形成及其向自噬体闭合推进的过程。
利益冲突声明
J.H.H. 是 Casma Therapeutics 的联合创始人和股东。其他作者声明不存在竞争性经济利益。
已声明的资助信息
挪威研究理事会 301369 315103 262652
挪威南部和东部区域卫生管理局 2025078 2020038 2018081
挪威癌症协会 182698
欧洲研究委员会 788954
Peder Sather 基金会
版权
本预印本的。
本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发表于 2026 年 5 月 30 日。
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DFCP1 介导的 omegasome 生物发生 ATP 依赖性的结构基础
Mohit Misra， Zhicheng Cui， Marie-Catherine Drigeard Desgarnier， Amin Godin， Deep Chatterjee， Yuchao Zhang， Julia Pomirska， Laura Rodriguez de la Ballina， Karla Tapia， Sebastian Mathea， James H Hurley， Kay O. Schink， Ivan Dikic， Harald Stenmark， Viola Nähse
bioRxiv 2026.05.27.728090； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.728090
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DFCP1 介导的 omegasome 生物发生 ATP 依赖性的结构基础
Mohit Misra， Zhicheng Cui， Marie-Catherine Drigeard Desgarnier， Amin Godin， Deep Chatterjee， Yuchao Zhang， Julia Pomirska， Laura Rodriguez de la Ballina， Karla Tapia， Sebastian Mathea， James H Hurley， Kay O. Schink， Ivan Dikic， Harald Stenmark， Viola Nähse
bioRxiv 2026.05.27.728090； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.728090
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728090v1?rss=1
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