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摘要细胞自噬是细胞应对各种内外界细胞压力的主要机制之一，其可以将非必需或有害物质运送至溶酶体中降解，进而被细胞回收再利用。自噬过程中各种底物的降解依赖于自噬体与溶酶体的膜融合，而自噬体与溶酶体的空间相遇则依赖于溶酶体的定向运输。目前，已发现较多参与介导自噬体与溶酶体膜融合以及溶酶体定向运输的关键蛋白质，比如小G蛋白Arl8b、系绳因子PLEKHM1、HOPS复合物以及SKIP,但相关的具体作用机制仍未明。本文主要聚焦于阐述小G蛋白Arl8b在自噬途径中介导溶酶体在细胞内的定向运输以及自噬体与溶酶体膜融合的分子机制。<br>　　在本文第三章中，我们对介导自噬体与溶酶体膜融合的小G蛋白Arl8b与系绳因子PLEKHM1之间的相互作用机制进行了深入的研究。首先，我们利用分析型凝胶过滤色谱方法对Arl8b与PLEKHM1之间的相互作用进行了定性分析，发现活性状态（与GTP结合的状态）的Arl8b与PLEKHM1的N端RUN结构域之间存在直接的相互作用。随后，我们利用X射线晶体衍射技术解析了活性状态的Arl8b结合PLEKHM1的RUN结构域的复合物晶体结构，详细阐明了Arl8b与PLEKHM1之间相互作用的分子机制。除此之外，我们还检测了 HOPS复合物的相关亚基与Arl8b、PLEKHM1之间的相互作用，发现Arl8b与VPS41的N端区域存在直接的相互作用，而PLEKHM1与VPS39的C端区域存在微弱的相互作用。<br>　　在本文第四章中，我们对小G蛋白Arl8b与介导溶酶体在细胞内定向运输的SKIP蛋白之间的相互作用机制进行了深入的研究。我们利用分析型凝胶过滤色谱和等温滴定量热技术对Arl8b与SKIP之间的相互作用进行了定性和定量的分析，并发现，与PLEKHM1类似，活性状态的Arl8b与SKIP的N端RUN结构域存在直接的相互作用。随后，我们解析了活性状态的Arl8b结合SKIP的RUN结构域的复合物的晶体结构，详细揭示了 Arl8b与SKIP之间相互作用的分子机制。对解析的Arl8b/PLEKHM1复合物和Arl8b/SKIP复合物的结构进行分析比较,我们发现，虽然它们的整体结构高度相似，但相互作用氨基酸残基却存在着明显差异，表明这两组复合物在自噬通路中发挥不同的功能。总之，在本文中，我们通过系统的生化和结构生物学研究，首次解析了小G蛋白Arl8b分别结合PLEKHM1和SKIP的RUN结构域的两个复合物晶体结构，详细阐明了 Arl8b结合PLEKHM1以及SKIP的分子机制，并揭示了一种新颖的RUN结构域结合其它蛋白的作用模式。我们的工作研究为进一步理解自噬通路中自噬体与溶酶体的膜融合以及溶酶体的定向运输的分子机制提供了基础。