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细胞代谢通过调控细胞内的能量和生物大分子的合成与分解影响细胞的生长、分化和衰老。细胞内外的营养状态和应激压力通过影响位于各个代谢通路的重要蛋白激酶的活性,调节细胞的代谢水平。然而,近年来的研究发现,细胞代谢通路中大量蛋白的活性受到乙酰化修饰的调控,表明蛋白质乙酰转移酶/去乙酰化酶在细胞代谢中发挥重要作用。乙酰转移酶p300及其同源蛋白CBP(CREB-binding protein),是研究较为广泛的乙酰转移酶。最初,它们被发现发挥转录共激活子的作用。p300通过乙酰化组蛋白和转录因子等,加强转录起始复合物的组装,促进基因转录。除了在细胞核内发挥作用,p300也能定位细胞质,通过乙酰化细胞质蛋白,参与调控众多的细胞生理病理过程。最近的研究发现,p300在细胞内重要的分解代谢过程一自噬中发挥作用。p300通过乙酰化自噬相关蛋白(autophagy related gene,Atg)LC3、Atg5和Atg7等抑制自噬的发生。LC3的去乙酰化是其在细胞质中完成脂质化修饰,参与自噬起始的前提。葡萄糖饥饿条件下,细胞质中的糖酵解酶GAPDH被激活的蛋白激酶AMPK磷酸化后进入细胞核,通过与核内的去乙酰化酶Sirt1相互作用而激活Sirt1,进而导致LC3的去乙酰化和自噬的起始。但是,无论是在细胞水平还是在动物水平,抑制Sirt1的活性或者敲除Sirt1,均不影响氨基酸饥饿或者雷帕霉素(rapamycin)处理诱导的自噬。提示在上述条件下,可能存在其他的信号通路参与调控LC3的乙酰化和自噬的起始。本研究中我们发现,氨基酸饥饿或者雷帕霉素处理的细胞中,乙酰转移酶p300的活性受到显著抑制,提示氨基酸和雷帕霉素主要的作用靶点mTORC1(mammalian target of rapamycin complex 1)与 p300 的关系。我们进一步发现,在细胞内敲低mTORC1的重要组分Raptor,能降低p300的活性;高表达mTORC1的激活蛋白Rheb或者敲除mTORC1的抑制蛋白TSC1/2能显著激活p300,证实了mTORC1对p300活性的调控作用。我们还发现,p300能定位溶酶体膜上,并与mTORC1发生直接的相互作用。利用体外激酶反应实验,我们证实mTORC1能直接磷酸化p300,利用质谱分析我们鉴定了位于p300羧基端的被mTORC1磷酸化的4个丝氨酸位点。利用模拟磷酸化和模拟去磷酸化的突变体,我们验证了mTORC1介导的磷酸化对p300活性的调控作用。机制研究表明,p300的磷酸化会解除其分子内RING结构域对酶活HAT结构域的抑制作用,从而导致p300的激活。功能研究中我们发现,依赖mTORC1的p300磷酸化能显著抑制氨基酸饥饿诱导的LC3去乙酰化和自噬的发生;而且,p300的磷酸化能提高其转录共激活子的活性,通过乙酰化和激活转录因子SREBP-1c促进脂肪酸的合成。通过本研究中,我们揭示了一个调控乙酰转移酶p300活性的新机制。mTORC1-p300通路通过调控细胞自噬和脂质代谢等,在协调细胞分解代谢和合成代谢中发挥关键作用。