autofagi, betyder "självätande" på grekiska, är en allmän metabolisk mekanism som är karakteristisk för nästan alla eukaryota arter, från encellig jäst till människor. Det är en process genom vilken celler bryter ned onödiga komponenter för materialåtervinning och energigenerering för att överleva mot stress eller upprätthålla homeostas.

Autofagi kan skydda celler genom att eliminera skadliga material som patogener och amyloidaggregat i neurodegenerativa sjukdomar, men defekter i autofagi är ofta relaterade till sjukdomar som Alzheimers eller Parkinsons; vid tumörer, autofagivägen kan kapas för att ge tillräckligt med näringsämnen för massiv tillväxt. Som ett resultat, att antingen aktivera eller hämma autofagi på ett exakt spatiotemporalt kontrollerat sätt kan vara en lovande behandling mot olika typer av sjukdomar.

Nyligen, ett forskarlag ledd av strukturbiologen Prof. Mingjie Zhang från HKUST upptäckte potenta och specifika hämmande peptider för att rikta in sig på Atg8-familjens proteiner (inklusive LC3s och GABARAPs), centrala komponenter i autofagivägen. Dessa genetiskt kodbara autofagi-hämmande peptider kan användas för att ockludera autofagi spatiotemporalt i levande djur, vilket leder till många situationer där de kan användas i en mängd olika utföranden.

Deras resultat publicerades den 4 juni, 2018 i tidningen Naturens kemiska biologi .

Under deras studie på ankyriner, ett långsiktigt intresse för sitt laboratorium, forskarna identifierade först en GABARAP-selektiv hämmande peptid som naturligt finns i 270/480 kDa ankyrin-G och en superpotent pan-Atg8-hämmande peptid från 440 kDa ankyrin-B. Baserat på kristallstrukturerna de löste, de optimerade ytterligare den ankyrin-G-härledda peptiden för att vara en mer GABARAP-selektiv. "Den distinkta funktionen hos LC3:er och GABARAP:er i autofagivägen är fortfarande ett vidöppet område. I det nuvarande skedet, den sena funktionen av dessa proteiner är alltid maskerad av deras tidiga effekt och/eller redundans. Peptiderna som utvecklas här kommer förmodligen att fungera som ett utmärkt verktyg för att dissekera de olika rollerna för dessa två underfamiljer av Atg8-proteiner i autofagi, " sa prof. Hong Zhang, en av de seniora medförfattarna i denna artikel från Institute of Biophysics, kinesiska vetenskapsakademin.

Forskarna gav också bevis för att peptiderna de utvecklade effektivt kan blockera autofagi i odlade COS7-celler såväl som levande djur C. elegans vid en given tidpunkt och en given plats. "De superstarka Atg8-bindande peptiderna är genetiskt kodbara och kan uttryckas på vävnads- och tidsspecifika sätt i levande djur som vi har visat, och därmed är mycket bättre än något av de små molekylbaserade läkemedlen som finns inom autofagiforskning i cellkulturer och ännu viktigare i levande djur, " sa Prof. Mingjie Zhang.

"De hämmande peptiderna kan direkt tjäna som ledar för att utveckla läkemedel för potentiella cancerbehandlingar. De kan också indirekt användas som ett forskningsverktyg för att leta efter autofaginducerare för behandling av neurodegenerativa sjukdomar, " sa Jianchao Li, en av de ledande författarna i Prof. Mingjie Zhangs laboratorium.