北海道大学 Nobuo Noda 教授领导的研究小组首次在体外重建了形成自噬体(1)所需的膜内陷过程，表明该过程是由在自噬中发挥核心作用的Atg8 蛋白(2)介导的，以及一组进行脂化反应的酶。自噬是一种分解并再利用细胞中有害或不需要的物质的机制。此前已知 Atg8 以及负责其脂化的 E1、E2 和 E3 酶在自噬中发挥核心作用，但它们在自噬体形成中的作用，特别是在形成其形状的过程中，人们知之甚少。

在体外实验中，研究小组发现，当所有脂化 Atg8 和 E1-E2-E3 酶都存在时，膜会内陷。此时，高速原子力显微镜(3)和核磁共振(4)分析表明，这些蛋白质通过本质上无序的区域在膜上形成灵活的高阶复合物(5)。此外，酵母实验证实，之前未知细胞内定位的 E1 酶在自噬体形成过程中也与 Atg8、E2 和 E3 酶一起定位于细胞膜。这些结果表明这些蛋白质共同作用形成自噬体。

这项研究揭示了自噬体形成的新机制，有望促进特异性调节自噬的药物的开发。

该研究团队由微生物化学研究所的野田博士、高级研究员 Tatsuro Maruyama 和博士后研究员 Mohammed Jahangir Alam 以及 Hitoshi Nakatokawa 博士(东京工业大学教授)团队组成。

该成果来自JST战略基础研究计划团队的研究领域CREST：“细胞内成分的时空动力学”研究课题：“多级高阶结构成分驱动的自噬动力学”。在这一领域，我们的目标是通过观察和测量细胞中从超分子复合物到细胞器和无膜细胞器的高阶结构的动态，并分析它们的功能相关性，来全面了解细胞。

(1)自噬体

当自噬被诱导时，细胞质中新产生的双层细胞器。被自噬体包围的所有物质(例如各种蛋白质和线粒体)都被转运到溶酶体(酵母中的液泡)，在那里它们被一组降解酶的作用降解。

(2)Atg蛋白

它是在酵母中发现的一组参与自噬的蛋白质的名称，迄今为止已报道了 40 多种蛋白质。它们大致按以下公式按顺序命名：“Atg”+它们被识别的编号。在 Atg 蛋白中，有 19 种对于饥饿期间自噬体的形成很重要。

(3) 高速原子力显微镜

这是一种基于探针和样品之间作用的原子力来可视化分子形状的显微镜，并且可以以纳米级的空间分辨率和亚秒级的时间分辨率观察溶液中移动的蛋白质等生物分子。

(4)核磁共振

置于强磁场中的原子核与电磁波相互作用，电磁波的频率(共振频率)与原子核和周围环境的性质相对应。核磁共振是一种光谱方法，通过将蛋白质和其他物质的电磁波视为信号，无创地获取有关蛋白质和其他物质的结构和性质的信息。

(5) 本质无序区域

蛋白质结构中存在的柔性区域，不具有固定的三维结构。它通过与其他蛋白质和核酸的相互作用参与各种细胞过程。