亮氨酸(Leucine,Leu)不仅可作为蛋白合成的底物,还可作为信号分子,调控众多生物学过程。机体在营养物质缺乏的应激条件下,会激活一系列适应性反应,包括细胞自噬过程。亮氨酸缺失会激活细胞自噬过程,自噬体包裹待降解产物,在溶酶体酶的作用下,降解产生小分子营养物质,被机体重新吸收利用。因此自噬过程对于营养物质缺失的应激条件下,细胞稳态的维持与细胞生存有着重要意义。蛋白质翻译后修饰是蛋白质共价加工的过程,近年来随着质谱技术的发展,大量新型翻译后修饰方式被鉴定到,比如赖氨酸巴豆酰化修饰(Lysine crotonylation)。本研究发现了巴豆酰化修饰与细胞自噬过程的关系,并阐明了巴豆酰化修饰调控亮氨酸缺mTOR抑制剂失诱导自噬过程的分子机制。本研究发现亮氨酸缺失诱导的自噬过程中,整体巴豆酰化修饰水平显著增加。细胞自噬流水平在巴豆酰化修饰激活因子巴豆酸钠(Sodium crotonate)的处理后显著提高。因此巴豆酰化修饰水平与自噬水平存在着正相关Non-HIV-immunocompromised patients性。通过蛋白质组学鉴定与筛选,发现14-3-3εK73和K78巴豆酰化修饰可能在亮氨酸缺失诱导的自噬过程中有着重要的调控作用。功能试验发现,去巴豆酰修饰突变体14-3-3εK73R和K78R的表达,显著抑制亮氨酸缺失诱导的自噬过程。分子动力学的研究表明,14-3-3εK73和K78巴豆酰化修饰显著增加了14-3-3ε分子构象不稳定性,导致其互作结构域的消失。进一步利用免疫沉淀联合质谱的方法,我们鉴定到了PPM1B作用于14-3-3ε下游,亮氨酸缺失导致14-3-3ε巴豆酰化以及随后PPM1B与14-3-3ε的解离。而C59纯度解离活化的PPM1B具有去磷酸化自噬起始复合物ULK1的活性,导致自噬的发生。此外,HDAC7与14-3-3ε互作,并介导了14-3-3ε的去巴豆酰化修饰。亮氨酸缺失显著抑制HDAC7活性。综上所述,我们提出以下机制,亮氨酸缺失通过抑制HDAC7活性,上调14-3-3ε巴豆酰化修饰水平,随后PPM1B与14-3-3ε发生解离,导致ULK1去磷酸化,从而激活自噬过程。本研究解析了巴豆酰化修饰调控亮氨酸诱导自噬过程的分子机制,为亮氨酸以及巴豆酰化修饰的功能研究提供了新的资料。此外,本研究阐明了赖氨酸巴豆酰化修饰在细胞稳态调控中的重要作用,揭示了赖氨酸巴豆酰化修饰这一蛋白质修饰形式新的生物学功能,为潜在的应用研究提供了理论基础。