Beclin-1

来自医学百科

Beclin-1(酵母 Atg6 的哺乳动物同源蛋白)是真核细胞自噬启动阶段的核心支架蛋白,也是连接自噬与凋亡两大细胞命运的分子枢纽。在功能上,Beclin-1 是 Class III PI3K 复合物(Vps34 Complex)的必备组分,通过招募 Vps34 和 Vps15 来催化 PtdIns3P 的产生,从而启动自噬体膜的成核(Nucleation)。Beclin-1 的活性受到精密的“解离-结合”机制调控:其 N 端的 BH3结构域 能与抗凋亡蛋白 Bcl-2/Bcl-xL 结合而被抑制;当细胞面临压力时,这种结合被破坏,Beclin-1 释放并驱动自噬。此外,Beclin-1 表达水平的下降与多种恶性肿瘤(如乳腺癌)及神经退行性疾病密切相关。

Beclin-1
Autophagy Nucleation Factor (点击展开)
               [Image:Beclin1_protein_domain_structure]
结构:BH3-CCD-ECD 三联体
基础蛋白参数
UniProt ID Q14457
分子量 51.9 kDa (理论值)
全长 450 aa
同源物 Yeast Atg6
PDB 结构 4DDP, 4MEU, 2P1L
关键结构域 (Domains)
BH3 Domain aa 105-130
结合 Bcl-2/Bcl-xL (抑制自噬)
CCD Domain aa 144-269 (Coiled-coil)
同源二聚化,结合 ATG14/UVRAG
ECD Domain aa 248-450 (Conserved)
结合 Vps34,膜结合能力
NES (核输出) aa 180-189 (亮氨酸丰富)
关键修饰 (PTMs)
Ser 15 ULK1 磷酸化 -> 激活自噬
Ser 90/93/96 DAPK 磷酸化 -> 解离Bcl-2
Tyr 233 EGFR/HER2 磷酸化 -> 抑制自噬
功能复合物 (Complexes)
Complex I ATG14L
定位:隔离膜 -> 启动自噬
Complex II UVRAG
定位:内吞体 -> 自噬体成熟

分子机制:多功能的自噬引擎

Beclin-1 通过形成不同的多蛋白复合物来精确调控膜的重塑和囊泡运输:

   [Image:Beclin1_complex_regulation_diagram]
  • PI3K 复合物的组装:
    Beclin-1 的 CCD (Coiled-coil Domain) 是复合物组装的物理核心。它以反平行的方式形成同源二聚体,这是一个亚稳态的“预备形式”。当自噬信号(如饥饿)来临时,该二聚体解离并与 ATG14LUVRAG 形成异源二聚体,进而招募催化亚基 Vps34 和调节亚基 Vps15 (p150)。
  • 膜曲率感应与成核:
    Beclin-1 含有进化上保守的 ECD (Evolutionarily Conserved Domain),该区域富含芳香族氨基酸,能像“手指”一样插入脂质双分子层,感知膜曲率并富集在富含 PtdIns3P 的膜区域(如内质网的 Omegasome),从而启动自噬体的成核。
  • Bcl-2 的分子开关:
    Beclin-1 的 BH3结构域 是其特有的调节位点。它能嵌入 Bcl-2 或 Bcl-xL 表面的疏水槽中。这种结合不仅抑制了 Beclin-1 组装 PI3K 复合物的能力,还将 Beclin-1 锚定在内质网或线粒体膜上,形成“自噬制动器”。

治疗前沿:激活自噬的利器

Tat-Beclin 1 肽

基于 Beclin-1 序列(aa 267-284)设计的一种细胞穿透肽。它不包含 BH3 结构域,因此不受 Bcl-2 抑制。Tat-Beclin 1 能通过动员内源性 Vps34 强效诱导自噬,在清除聚积毒性蛋白(如亨廷顿蛋白)、抑制病毒复制(如 HIV, West Nile)以及逆转心力衰竭方面显示出巨大的治疗潜力。

           Beclin-1 · 知识图谱
核心结构 BH3结构域CCD结构域ECD结构域
关键修饰 S15磷酸化 (ULK1) • Y233磷酸化 (EGFR) • 泛素化
互作蛋白 Vps34ATG14LBcl-2Rubicon
临床应用 Tat-Beclin1BH3模拟物自噬诱导