Beclin 1-Vps34 complex architecture: Understanding the nuts and bolts of therapeutic targets

Deanna H. Morris , Calvin K. Yip , Yi Shi , Brian T. Chait , Qing Jun Wang

Front. Biol. ›› 2015, Vol. 10 ›› Issue (5) : 398 -426.

PDF (1206KB)
Front. Biol. ›› 2015, Vol. 10 ›› Issue (5) : 398 -426. DOI: 10.1007/s11515-015-1374-y
REVIEW
REVIEW

Beclin 1-Vps34 complex architecture: Understanding the nuts and bolts of therapeutic targets

Author information +
History +
PDF (1206KB)

Abstract

Autophagy is an important lysosomal degradation pathway that aids in the maintenance of cellular homeostasis by breaking down and recycling intracellular contents. Dysregulation of autophagy is linked to a growing number of human diseases. The Beclin 1-Vps34 protein-protein interaction network is critical for autophagy regulation and is therefore essential to cellular integrity. Manipulation of autophagy, in particular via modulation of the action of the Beclin 1-Vps34 complexes, is considered a promising route to combat autophagy-related diseases. Here we summarize recent findings on the core components and structural architecture of the Beclin 1-Vps34 complexes, and how these findings provide valuable insights into the molecular mechanisms that underlie the multiple functions of these complexes and for devising therapeutic strategies.

Keywords

Beclin 1 / Vps34 / Nrbf2 / complex / structure / CX-MS / EM / inhibitor / drug design

Cite this article

Download citation ▾
Deanna H. Morris, Calvin K. Yip, Yi Shi, Brian T. Chait, Qing Jun Wang. Beclin 1-Vps34 complex architecture: Understanding the nuts and bolts of therapeutic targets. Front. Biol., 2015, 10(5): 398-426 DOI:10.1007/s11515-015-1374-y

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

References

[1]

Aita V MLiang X HMurty V VPincus D LYu WCayanis EKalachikov SGilliam T CLevine B (1999). Cloning and genomic organization of beclin 1, a candidate tumor suppressor gene on chromosome 17q21. Genomics59(1): 59–65

[2]

Araki YKu W CAkioka MMay A IHayashi YArisaka FIshihama YOhsumi Y (2013). Atg38 is required for autophagy-specific phosphatidylinositol 3-kinase complex integrity. J Cell Biol203(2): 299–313

[3]

Arena GGelmetti VTorosantucci LVignone DLamorte GDe Rosa PCilia EJonas E AValente E M (2013). PINK1 protects against cell death induced by mitochondrial depolarization, by phosphorylating Bcl-xL and impairing its pro-apoptotic cleavage. Cell Death Differ20(7): 920–930

[4]

Arroyo D SGaviglio E APeralta Ramos J MBussi CRodriguez-Galan M CIribarren P (2014). Autophagy in inflammation, infection, neurodegeneration and cancer. Int Immunopharmacol18(1): 55–65

[5]

Arsov IAdebayo AKucerova-Levisohn MHaye JMacNeil MPapavasiliou F NYue ZOrtiz B D (2011). A role for autophagic protein beclin 1 early in lymphocyte development. J Immunol186(4): 2201–2209

[6]

Arsov ILi XMatthews GCoradin JHartmann BSimon A KSealfon S CYue Z (2008). BAC-mediated transgenic expression of fluorescent autophagic protein Beclin 1 reveals a role for Beclin 1 in lymphocyte development. Cell Death Differ15(9): 1385–1395

[7]

Axe E LWalker S AManifava MChandra PRoderick H LHabermann AGriffiths GKtistakis N T (2008). Autophagosome formation from membrane compartments enriched in phosphatidylinositol 3-phosphate and dynamically connected to the endoplasmic reticulum. J Cell Biol182(4): 685–701

[8]

Backer J M (2008). The regulation and function of Class III PI3Ks: novel roles for Vps34. Biochem J410(1): 1–17

[9]

Bago RMalik NMunson M JPrescott A RDavies PSommer EShpiro NWard RCross DGanley I GAlessi D R (2014). Characterization of VPS34-IN1, a selective inhibitor of Vps34, reveals that the phosphatidylinositol 3-phosphate-binding SGK3 protein kinase is a downstream target of class III phosphoinositide 3-kinase. Biochem J463(3): 413–427

[10]

Bai LWang S (2014). Targeting apoptosis pathways for new cancer therapeutics. Annu Rev Med65(1): 139–155

[11]

Baskaran SCarlson L AStjepanovic GYoung L NKim D J, Grob P, Stanley R E, Nogales E, Hurley J H (2015). Architecture and dynamics of the autophagic phosphatidylinositol 3-kinase complex. eLife3: e05115

[12]

Behrends CSowa M EGygi S PHarper J W (2010). Network organization of the human autophagy system. Nature466(7302): 68–76

[13]

Bergamini ECavallini GDonati AGori Z (2007). The role of autophagy in aging: its essential part in the anti-aging mechanism of caloric restriction. Ann N Y Acad Sci1114(1): 69–78

[14]

Blommaart E FKrause USchellens J PVreeling-Sindelárová HMeijer A J (1997). The phosphatidylinositol 3-kinase inhibitors wortmannin and LY294002 inhibit autophagy in isolated rat hepatocytes. Eur J Biochem243(1–2): 240–246

[15]

Bodemann B OOrvedahl ACheng TRam R ROu Y HFormstecher EMaiti MHazelett C CWauson E MBalakireva MCamonis J HYeaman CLevine BWhite M A (2011). RalB and the exocyst mediate the cellular starvation response by direct activation of autophagosome assembly. Cell144(2): 253–267

[16]

Brunk U TTerman A (2002). The mitochondrial-lysosomal axis theory of aging: accumulation of damaged mitochondria as a result of imperfect autophagocytosis. Eur J Biochem269(8): 1996–2002

[17]

Budovskaya Y VHama HDeWald D BHerman P K (2002). The C terminus of the Vps34p phosphoinositide 3-kinase is necessary and sufficient for the interaction with the Vps15p protein kinase. J Biol Chem277(1): 287–294

[18]

Burgess M RSkaggs B JShah N PLee F YSawyers C L (2005). Comparative analysis of two clinically active BCR-ABL kinase inhibitors reveals the role of conformation-specific binding in resistance. Proc Natl Acad Sci USA102(9): 3395–3400

[19]

Byfield M PMurray J TBacker J M (2005). hVps34 is a nutrient-regulated lipid kinase required for activation of p70 S6 kinase. J Biol Chem280(38): 33076–33082

[20]

Cao CBacker J MLaporte JBedrick E JWandinger-Ness A (2008). Sequential actions of myotubularin lipid phosphatases regulate endosomal PI(3)P and growth factor receptor trafficking. Mol Biol Cell19(8): 3334–3346

[21]

Cao CLaporte JBacker J MWandinger-Ness AStein M P (2007). Myotubularin lipid phosphatase binds the hVPS15/hVPS34 lipid kinase complex on endosomes. Traffic8(8): 1052–1067

[22]

Cao YWang YAbi Saab W FYang FPessin J EBacker J M (2014). NRBF2 regulates macroautophagy as a component of Vps34 Complex I. Biochem J461(2): 315–322

[23]

Chew L HYip C K (2014). Structural biology of the macroautophagy machinery. Frontiers in Biology9(1): 18–34

[24]

Choi A MRyter S WLevine B (2013). Autophagy in human health and disease. N Engl J Med368(7): 651–662

[25]

Choubey VCagalinec MLiiv JSafiulina DHickey M AKuum MLiiv MAnwar TEskelinen E LKaasik A (2014). BECN1 is involved in the initiation of mitophagy: it facilitates PARK2 translocation to mitochondria. Autophagy10(6): 1105–1119

[26]

Christoforidis SMiaczynska MAshman KWilm MZhao LYip S CWaterfield M DBacker J MZerial M (1999). Phosphatidylinositol-3-OH kinases are Rab5 effectors. Nat Cell Biol1(4): 249–252

[27]

Ciccarelli F DProukakis CPatel HCross HAzam SPatton M ABork PCrosby A H (2003). The identification of a conserved domain in both spartin and spastin, mutated in hereditary spastic paraplegia. Genomics81(4): 437–441

[28]

Cuervo A M (2008). Calorie restriction and aging: the ultimate “cleansing diet”. J Gerontol A Biol Sci Med Sci63(6): 547–549

[29]

Darabi HMcCue KBeesley JMichailidou KNord SKar SHumphreys KThompson DGhoussaini MBolla M KDennis JWang QCanisius SScott C GApicella CHopper J LSouthey M CStone JBroeks ASchmidt M KScott R JLophatananon AMuir KBeckmann M WEkici A BFasching P AHeusinger KDos-Santos-Silva IPeto JTomlinson ISawyer E JBurwinkel BMarme FGuánel PTruong TBojesen S EFlyger HBenitez JGonzález-Neira AAnton-Culver HNeuhausen S LArndt VBrenner HEngel CMeindl ASchmutzler R KArnold NBrauch HHamann UChang-Claude JKhan SNevanlinna HIto HMatsuo KBogdanova N VDárk TLindblom AMargolin SKosma V MMannermaa ATseng C CWu A HFloris GLambrechts DRudolph APeterlongo PRadice PCouch F JVachon CGiles G GMcLean CMilne R LDugué P AHaiman C AMaskarinec GWoolcott CHenderson B EGoldberg M SSimard JTeo S HMariapun SHelland ÅHaakensen VZheng WBeeghly-Fadiel ATamimi RJukkola-Vuorinen AWinqvist RAndrulis I LKnight J ADevilee PTollenaar R AFigueroa JGarcía-Closas MCzene KHooning M JTilanus-Linthorst MLi JGao Y TShu X OCox ACross S SLuben RKhaw K TChoi J YKang DHartman MLim W YKabisch MTorres DJakubowska ALubinski JMcKay JSangrajrang SToland A EYannoukakos DShen C YYu J CZiogas ASchoemaker M JSwerdlow ABorresen-Dale A LKristensen VFrench J DEdwards S LDunning A MEaston D FHall PChenevix-Trench G, and the German Consortium of Hereditary Breast and Ovarian Cancer, and the kConFab/AOCS Investigators (2015). Polymorphisms in a Putative Enhancer at the 10q21.2 Breast Cancer Risk Locus Regulate NRBF2 Expression. Am J Hum Genet97(1): 22–34

[30]

Diao JLiu RRong YZhao MZhang JLai YZhou QWilz L MLi JVivona SPfuetzner R ABrunger A TZhong Q (2015). ATG14 promotes membrane tethering and fusion of autophagosomes to endolysosomes. Nature520(7548): 563–566

[31]

Dooley H CRazi MPolson H EGirardin S EWilson M ITooze S A (2014). WIPI2 links LC3 conjugation with PI3P, autophagosome formation, and pathogen clearance by recruiting Atg12-5-16L1. Mol Cell55(2): 238–252

[32]

Dou ZChattopadhyay MPan J AGuerriero J LJiang Y PBallou L MYue ZLin R ZZong W X (2010). The class IA phosphatidylinositol 3-kinase p110-beta subunit is a positive regulator of autophagy. J Cell Biol191(4): 827–843

[33]

Dou ZPan J ADbouk H ABallou L MDeLeon J LFan YChen J SLiang ZLi GBacker J MLin R ZZong W X (2013). Class IA PI3K p110β subunit promotes autophagy through Rab5 small GTPase in response to growth factor limitation. Mol Cell50(1): 29–42

[34]

Dowdle W ENyfeler BNagel JElling R ALiu STriantafellow EMenon SWang ZHonda APardee GCantwell JLuu CCornella-Taracido IHarrington EFekkes PLei HFang QDigan M EBurdick DPowers A FHelliwell S BD’Aquin SBastien JWang HWiederschain DKuerth JBergman PSchwalb DThomas JUgwonali SHarbinski FTallarico JWilson C JMyer V EPorter J ABussiere D EFinan P MLabow M AMao XHamann L GManning B DValdez R ANicholson TSchirle MKnapp M SKeaney E PMurphy L O (2014). Selective VPS34 inhibitor blocks autophagy and uncovers a role for NCOA4 in ferritin degradation and iron homeostasis in vivo. Nat Cell Biol16(11): 1069–1079

[35]

Druker B JTamura SBuchdunger EOhno SSegal G MFanning SZimmermann JLydon N B (1996). Effects of a selective inhibitor of the Abl tyrosine kinase on the growth of Bcr-Abl positive cells. Nat Med2(5): 561–566

[36]

Fan WNassiri AZhong Q (2011). Autophagosome targeting and membrane curvature sensing by Barkor/Atg14(L). Proc Natl Acad Sci USA108(19): 7769–7774

[37]

Feng WHuang SWu HZhang M (2007). Molecular basis of Bcl-xL’s target recognition versatility revealed by the structure of Bcl-xL in complex with the BH3 domain of Beclin-1. J Mol Biol372(1): 223–235

[38]

Fimia G MStoykova ARomagnoli AGiunta LDi Bartolomeo SNardacci RCorazzari MFuoco CUcar ASchwartz PGruss PPiacentini MChowdhury KCecconi F (2007). Ambra1 regulates autophagy and development of the nervous system. Nature447(7148): 1121–1125

[39]

Flores A MLi LAneskievich B J (2004). Isolation and functional analysis of a keratinocyte-derived, ligand-regulated nuclear receptor comodulator. J Invest Dermatol123(6): 1092–1101

[40]

Fogel A IDlouhy B JWang CRyu S WNeutzner AHasson S ASideris D PAbeliovich HYoule R J (2013). Role of membrane association and Atg14-dependent phosphorylation in beclin-1-mediated autophagy. Mol Cell Biol33(18): 3675–3688

[41]

Furuya NYu JByfield MPattingre SLevine B (2005). The evolutionarily conserved domain of Beclin 1 is required for Vps34 binding, autophagy and tumor suppressor function. Autophagy1(1): 46–52

[42]

Gannagé MDormann DAlbrecht RDengjel JTorossi TRämer P CLee MStrowig TArrey FConenello GPypaert MAndersen JGarcía-Sastre AMünz C (2009). Matrix protein 2 of influenza A virus blocks autophagosome fusion with lysosomes. Cell Host Microbe6(4): 367–380

[43]

Gulati PGaspers L DDann S GJoaquin MNobukuni TNatt FKozma S CThomas A PThomas G (2008). Amino acids activate mTOR complex 1 via Ca2+/CaM signaling to hVps34. Cell Metab7(5): 456–465

[44]

Hamasaki MFuruta NMatsuda ANezu AYamamoto AFujita NOomori HNoda THaraguchi THiraoka YAmano AYoshimori T (2013). Autophagosomes form at ER-mitochondria contact sites. Nature495(7441): 389–393

[45]

Harrison D EStrong RSharp Z DNelson J FAstle C MFlurkey KNadon N LWilkinson J EFrenkel KCarter C SPahor MJavors M AFernandez EMiller R A (2009). Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. Nature460(7253): 392–395

[46]

Heenan E JVanhooke J LTemple B RBetts LSondek J EDohlman H G (2009). Structure and function of Vps15 in the endosomal G protein signaling pathway. Biochemistry48(27): 6390–6401

[47]

Herman P KEmr S D (1990). Characterization of VPS34, a gene required for vacuolar protein sorting and vacuole segregation in Saccharomyces cerevisiae. Mol Cell Biol10(12): 6742–6754

[48]

Herman P KStack J HDeModena J AEmr S D (1991a). A novel protein kinase homolog essential for protein sorting to the yeast lysosome-like vacuole. Cell64(2): 425–437

[49]

Herman P KStack J HEmr S D (1991b). A genetic and structural analysis of the yeast Vps15 protein kinase: evidence for a direct role of Vps15p in vacuolar protein delivery. EMBO J10(13): 4049–4060

[50]

Huang WChoi WHu WMi NGuo QMa MLiu MTian YLu PWang F LDeng HLiu LGao NYu LShi Y (2012). Crystal structure and biochemical analyses reveal Beclin 1 as a novel membrane binding protein. Cell Res22(3): 473–489

[51]

Hurley J HSchulman B A (2014). Atomistic autophagy: the structures of cellular self-digestion. Cell157(2): 300–311

[52]

Itakura EKishi CInoue KMizushima N (2008). Beclin 1 forms two distinct phosphatidylinositol 3-kinase complexes with mammalian Atg14 and UVRAG. Mol Biol Cell19(12): 5360–5372

[53]

Itakura EKishi-Itakura CMizushima N (2012). The hairpin-type tail-anchored SNARE syntaxin 17 targets to autophagosomes for fusion with endosomes/lysosomes. Cell151(6): 1256–1269

[54]

Itakura EMizushima N (2010). Characterization of autophagosome formation site by a hierarchical analysis of mammalian Atg proteins. Autophagy6(6): 764–776

[55]

Jaber NDou ZChen J SCatanzaro JJiang Y PBallou L MSelinger EOuyang XLin R ZZhang JZong W X (2012). Class III PI3K Vps34 plays an essential role in autophagy and in heart and liver function. Proc Natl Acad Sci USA109(6): 2003–2008

[56]

Jaeger P APickford FSun C HLucin K MMasliah EWyss-Coray T (2010). Regulation of amyloid precursor protein processing by the Beclin 1 complex. PLoS ONE5(6): e11102

[57]

Joffre CDupont NHoa LGomez VPardo RGonçalves-Pimentel CAchard PBettoun AMeunier BBauvy CCascone ICodogno PFanto MHergovich ACamonis J (2015). The Pro-apoptotic STK38 Kinase Is a New Beclin1 Partner Positively Regulating Autophagy. Curr Biol

[58]

Kametaka SOkano TOhsumi MOhsumi Y (1998). Apg14p and Apg6/Vps30p form a protein complex essential for autophagy in the yeast, Saccharomyces cerevisiae. J Biol Chem273(35): 22284–22291

[59]

Karsli-Uzunbas GGuo J YPrice STeng XLaddha S VKhor SKalaany N YJacks TChan C SRabinowitz J DWhite E (2014). Autophagy is required for glucose homeostasis and lung tumor maintenance. Cancer Discov4(8): 914–927

[60]

Kieffer CSkalicky J JMorita EDe Domenico IWard D MKaplan JSundquist W I (2008). Two distinct modes of ESCRT-III recognition are required for VPS4 functions in lysosomal protein targeting and HIV-1 budding. Dev Cell15(1): 62–73

[61]

Kihara AKabeya YOhsumi YYoshimori T (2001). Beclin-phosphatidylinositol 3-kinase complex functions at the trans-Golgi network. EMBO Rep2(4): 330–335

[62]

Kihara ANoda TIshihara NOhsumi Y (2001). Two distinct Vps34 phosphatidylinositol 3-kinase complexes function in autophagy and carboxypeptidase Y sorting in Saccharomyces cerevisiaeJ Cell Biol152(3): 519–530

[63]

Kim JKim Y CFang CRussell R CKim J HFan WLiu RZhong QGuan K L (2013). Differential regulation of distinct Vps34 complexes by AMPK in nutrient stress and autophagy. Cell152(1-2): 290–303

[64]

Kim M SJeong E GAhn C HKim S SLee S HYoo N J (2008). Frameshift mutation of UVRAG, an autophagy-related gene, in gastric carcinomas with microsatellite instability. Hum Pathol39(7): 1059–1063

[65]

Kim Y MJung C HSeo MKim E KPark J MBae S SKim D H (2015). mTORC1 phosphorylates UVRAG to negatively regulate autophagosome and endosome maturation. Mol Cell57(2): 207–218

[66]

Ku BWoo J SLiang CLee K HHong H Se XKim K SJung J UOh B H (2008). Structural and biochemical bases for the inhibition of autophagy and apoptosis by viral BCL-2 of murine gamma-herpesvirus 68. PLoS Pathog4(2): e25

[67]

Kudchodkar S BLevine B (2009). Viruses and autophagy. Rev Med Virol19(6): 359–378

[68]

Kunz J BSchwarz HMayer A (2004). Determination of four sequential stages during microautophagy in vitroJ Biol Chem279(11): 9987–9996

[69]

Kyei G BDinkins CDavis A SRoberts ESingh S BDong CWu LKominami EUeno TYamamoto AFederico MPanganiban AVergne IDeretic V (2009). Autophagy pathway intersects with HIV-1 biosynthesis and regulates viral yields in macrophages. J Cell Biol186(2): 255–268

[70]

Laddha S VGanesan SChan C SWhite E (2014). Mutational landscape of the essential autophagy gene BECN1 in human cancers. Mol Cancer Res12(4): 485–490

[71]

Levine BMizushima NVirgin H W (2011). Autophagy in immunity and inflammation. Nature469(7330): 323–335

[72]

Li XHe LChe K HFunderburk S FPan LPan NZhang MYue ZZhao Y (2012). Imperfect interface of Beclin1 coiled-coil domain regulates homodimer and heterodimer formation with Atg14L and UVRAG. Nat Commun3: 662

[73]

Liang CFeng PKu BDotan ICanaani DOh B HJung J U (2006). Autophagic and tumour suppressor activity of a novel Beclin1-binding protein UVRAG. Nat Cell Biol8(7): 688–699

[74]

Liang CLee J SInn K SGack M ULi QRoberts E AVergne IDeretic VFeng PAkazawa CJung J U (2008). Beclin1-binding UVRAG targets the class C Vps complex to coordinate autophagosome maturation and endocytic trafficking. Nat Cell Biol10(7): 776–787

[75]

Liang QChang BBrulois K FCastro KMin C KRodgers M AShi MGe JFeng POh B HJung J U (2013). Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus K7 modulates Rubicon-mediated inhibition of autophagosome maturation. J Virol87(22): 12499–12503

[76]

Liang QSeo G JChoi Y JKwak M JGe JRodgers M AShi MLeslie B JHopfner K PHa TOh B HJung J U (2014). Crosstalk between the cGAS DNA sensor and Beclin-1 autophagy protein shapes innate antimicrobial immune responses. Cell Host Microbe15(2): 228–238

[77]

Liang X HJackson SSeaman MBrown KKempkes BHibshoosh HLevine B (1999). Induction of autophagy and inhibition of tumorigenesis by beclin 1. Nature402(6762): 672–676

[78]

Liang X HKleeman L KJiang H HGordon GGoldman J EBerry GHerman BLevine B (1998). Protection against fatal Sindbis virus encephalitis by beclin, a novel Bcl-2-interacting protein. J Virol72(11): 8586–8596

[79]

Lindmo KBrech AFinley K DGaumer SContamine DRusten T EStenmark H (2008). The PI 3-kinase regulator Vps15 is required for autophagic clearance of protein aggregates. Autophagy4(4): 500–506

[80]

Liu JXia HKim MXu LLi YZhang LCai YNorberg H VZhang TFuruya TJin MZhu ZWang HYu JLi YHao YChoi AKe HMa DYuan J (2011). Beclin1 controls the levels of p53 by regulating the deubiquitination activity of USP10 and USP13. Cell147(1): 223–234

[81]

Lu JHe LBehrends CAraki MAraki KJun Wang QCatanzaro J MFriedman S LZong W XFiel M ILi MYue Z (2014). NRBF2 regulates autophagy and prevents liver injury by modulating Atg14L-linked phosphatidylinositol-3 kinase III activity. Nat Commun5: 3920–3934

[82]

Lucin K MO’Brien C EBieri GCzirr EMosher K IAbbey R JMastroeni D FRogers JSpencer BMasliah EWyss-Coray T (2013). Microglial beclin 1 regulates retromer trafficking and phagocytosis and is impaired in Alzheimer’s disease. Neuron79(5): 873–886

[83]

Ma BCao WLi WGao CQi ZZhao YDu JXue HPeng JWen JChen HNing YHuang LZhang HGao XYu LChen Y G (2014). Dapper1 promotes autophagy by enhancing the Beclin1-Vps34-Atg14L complex formation. Cell Res24(8): 912–924

[84]

Maiuri M CCriollo ATasdemir EVicencio J MTajeddine NHickman J AGeneste OKroemer G (2007). BH3-only proteins and BH3 mimetics induce autophagy by competitively disrupting the interaction between Beclin 1 and Bcl-2/Bcl-X(L). Autophagy3(4): 374–376

[85]

Maiuri M CLe Toumelin GCriollo ARain J CGautier FJuin PTasdemir EPierron GTroulinaki KTavernarakis NHickman J AGeneste OKroemer G (2007). Functional and physical interaction between Bcl-X(L) and a BH3-like domain in Beclin-1. EMBO J26(10): 2527–2539

[86]

Martell R EBrooks D GWang YWilcoxen K (2013). Discovery of novel drugs for promising targets. Clin Ther35(9): 1271–1281

[87]

Massey A CKaushik SCuervo A M (2006). Lysosomal chat maintains the balance. Autophagy2(4): 325–327

[88]

Mathew RWhite E (2011). Autophagy in tumorigenesis and energy metabolism: friend by day, foe by night. Curr Opin Genet Dev21(1): 113–119

[89]

Matsunaga KMorita ESaitoh TAkira SKtistakis N TIzumi TNoda TYoshimori T (2010). Autophagy requires endoplasmic reticulum targeting of the PI3-kinase complex via Atg14L. J Cell Biol190(4): 511–521

[90]

Matsunaga KSaitoh TTabata KOmori HSatoh TKurotori NMaejima IShirahama-Noda KIchimura TIsobe TAkira SNoda TYoshimori T (2009). Two Beclin 1-binding proteins, Atg14L and Rubicon, reciprocally regulate autophagy at different stages. Nat Cell Biol11(4): 385–396

[91]

McKnight N CJefferies H BAlemu E ASaunders R EHowell MJohansen TTooze S A (2012). Genome-wide siRNA screen reveals amino acid starvation-induced autophagy requires SCOC and WAC. EMBO J31(8): 1931–1946

[92]

McKnight N CZhong YWold M SGong SPhillips G RDou ZZhao YHeintz NZong W XYue Z (2014). Beclin 1 is required for neuron viability and regulates endosome pathways via the UVRAG-VPS34 complex. PLoS Genet10(10): e1004626

[93]

Meléndez ATallóczy ZSeaman MEskelinen E LHall D HLevine B (2003). Autophagy genes are essential for dauer development and life-span extension in C. elegansScience301(5638): 1387–1391

[94]

Michnick S WEar P HManderson E NRemy IStefan E (2007). Universal strategies in research and drug discovery based on protein-fragment complementation assays. Nat Rev Drug Discov6(7): 569–582

[95]

Miller STavshanjian BOleksy APerisic OHouseman B TShokat K MWilliams R L (2010). Shaping development of autophagy inhibitors with the structure of the lipid kinase Vps34. Science327(5973): 1638–1642

[96]

Mizushima NYoshimori TOhsumi Y (2011). The role of Atg proteins in autophagosome formation. Annu Rev Cell Dev Biol27(1): 107–132

[97]

Molejon M IRopolo ARe A LBoggio VVaccaro M I (2013). The VMP1-Beclin 1 interaction regulates autophagy induction. Sci Rep3: 1055

[98]

Munson M JAllen G FToth RCampbell D GLucocq J MGanley I G (2015). mTOR activates the VPS34-UVRAG complex to regulate autolysosomal tubulation and cell survival. EMBO J34(17): 2272–2290

[99]

Münz C (2011). Beclin-1 targeting for viral immune escape. Viruses3(7): 1166–1178

[100]

Murray J TPanaretou CStenmark HMiaczynska MBacker J M (2002). Role of Rab5 in the recruitment of hVps34/p150 to the early endosome. Traffic3(6): 416–427

[101]

Nakatogawa HSuzuki KKamada YOhsumi Y (2009). Dynamics and diversity in autophagy mechanisms: lessons from yeast. Nat Rev Mol Cell Biol10(7): 458–467

[102]

Nassif MValenzuela VRojas-Rivera DVidal RMatus SCastillo KFuentealba YKroemer GLevine BHetz C (2014). Pathogenic role of BECN1/Beclin 1 in the development of amyotrophic lateral sclerosis. Autophagy10(7): 1256–1271

[103]

Nazio FStrappazzon FAntonioli MBielli PCianfanelli VBordi MGretzmeier CDengjel JPiacentini MFimia G MCecconi F (2013). mTOR inhibits autophagy by controlling ULK1 ubiquitylation, self-association and function through AMBRA1 and TRAF6. Nat Cell Biol15(4): 406–416

[104]

Nemazanyy IMontagnac GRussell R CMorzyglod LBurnol A FGuan K LPende MPanasyuk G (2015). Class III PI3K regulates organismal glucose homeostasis by providing negative feedback on hepatic insulin signalling. Nat Commun6: 8283

[105]

Noble C GDong J MManser ESong H (2008). Bcl-xL and UVRAG cause a monomer-dimer switch in Beclin1. J Biol Chem283(38): 26274–26282

[106]

Nobukuni TJoaquin MRoccio MDann S GKim S YGulati PByfield M PBacker J MNatt FBos J LZwartkruis F JThomas G (2005). Amino acids mediate mTOR/raptor signaling through activation of class 3 phosphatidylinositol 3OH-kinase. Proc Natl Acad Sci USA102(40): 14238–14243

[107]

Noda N NKobayashi TAdachi WFujioka YOhsumi YInagaki F (2012). Structure of the novel C-terminal domain of vacuolar protein sorting 30/autophagy-related protein 6 and its specific role in autophagy. J Biol Chem287(20): 16256–16266

[108]

Oberstein AJeffrey P DShi Y (2007). Crystal structure of the Bcl-XL-Beclin 1 peptide complex: Beclin 1 is a novel BH3-only protein. J Biol Chem282(17): 13123–13132

[109]

Obita TSaksena SGhazi-Tabatabai SGill D JPerisic OEmr S DWilliams R L (2007). Structural basis for selective recognition of ESCRT-III by the AAA ATPase Vps4. Nature449(7163): 735–739

[110]

Orvedahl AAlexander DTallóczy ZSun QWei YZhang WBurns DLeib D ALevine B (2007). HSV-1 ICP34.5 confers neurovirulence by targeting the Beclin 1 autophagy protein. Cell Host Microbe1(1): 23–35

[111]

Panaretou CDomin JCockcroft SWaterfield M D (1997). Characterization of p150, an adaptor protein for the human phosphatidylinositol (PtdIns) 3-kinase. Substrate presentation by phosphatidylinositol transfer protein to the p150. Ptdins 3-kinase complex. J Biol Chem272(4): 2477–2485

[112]

Pankiv SAlemu E ABrech ABruun J ALamark TOvervatn ABjørkøy GJohansen T (2010). FYCO1 is a Rab7 effector that binds to LC3 and PI3P to mediate microtubule plus end-directed vesicle transport. J Cell Biol188(2): 253–269

[113]

Pasquier BEl-Ahmad YFiloche-Rommé BDureuil CFassy FAbecassis P YMathieu MBertrand TBenard TBarrière CEl Batti SLetallec J PSonnefraud VBrollo MDelbarre LLoyau VPilorge FBertin LRichepin PArigon JLabrosse J RClément JDurand FCombet RPerraut PLeroy VGay FLefrançois DBretin FMarquette J PMichot NCaron ACastell CSchio LMcCort GGoulaouic HGarcia-Echeverria CRonan B (2015). Discovery of (2S)-8-((3R)-3-methylmorpholin-4-yl)-1-(3-methyl-2-oxobutyl)-2-(trifluoromethyl)-3,4-dihydro-2H-pyrimido(1,2-a)pyrimidin-6-one: a novel potent and selective inhibitor of Vps34 for the treatment of solid tumors. J Med Chem58(1): 376–400

[114]

Pattingre STassa AQu XGaruti RLiang X HMizushima NPacker MSchneider M DLevine B (2005). Bcl-2 antiapoptotic proteins inhibit Beclin 1-dependent autophagy. Cell122(6): 927–939

[115]

Phillips S ABarr V AHaft D HTaylor S IHaft C R (2001). Identification and characterization of SNX15, a novel sorting nexin involved in protein trafficking. J Biol Chem276(7): 5074–5084

[116]

Pickford FMasliah EBritschgi MLucin KNarasimhan RJaeger P ASmall SSpencer BRockenstein ELevine BWyss-Coray T (2008). The autophagy-related protein beclin 1 shows reduced expression in early Alzheimer disease and regulates amyloid beta accumulation in mice. J Clin Invest118(6): 2190–2199

[117]

Polson H Ede Lartigue JRigden D JReedijk MUrbé SClague M JTooze S A (2010). Mammalian Atg18 (WIPI2) localizes to omegasome-anchored phagophores and positively regulates LC3 lipidation. Autophagy6(4): 506–522

[118]

Powis GBonjouklian RBerggren M MGallegos AAbraham RAshendel CZalkow LMatter W FDodge JGrindey G (1994). Wortmannin, a potent and selective inhibitor of phosphatidylinositol-3-kinase. Cancer Res54(9): 2419–2423

[119]

Qu XYu JBhagat GFuruya NHibshoosh HTroxel ARosen JEskelinen E LMizushima NOhsumi YCattoretti GLevine B (2003). Promotion of tumorigenesis by heterozygous disruption of the beclin 1 autophagy gene. J Clin Invest112(12): 1809–1820

[120]

Ravikumar BImarisio SSarkar SO’Kane C JRubinsztein D C (2008). Rab5 modulates aggregation and toxicity of mutant huntingtin through macroautophagy in cell and fly models of Huntington disease. J Cell Sci121(Pt 10): 1649–1660

[121]

Ronan BFlamand OVescovi LDureuil CDurand LFassy FBachelot M FLamberton AMathieu MBertrand TMarquette J PEl-Ahmad YFiloche-Romme BSchio LGarcia-Echeverria CGoulaouic HPasquier B (2014). A highly potent and selective Vps34 inhibitor alters vesicle trafficking and autophagy. Nat Chem Biol10(12): 1013–1019

[122]

Ropolo AGrasso DPardo RSacchetti M LArchange CLo Re ASeux MNowak JGonzalez C DIovanna J LVaccaro M I (2007). The pancreatitis-induced vacuole membrane protein 1 triggers autophagy in mammalian cells. J Biol Chem282(51): 37124–37133

[123]

Rostislavleva KSoler NOhashi YZhang LPardon EBurke J EMasson G RJohnson CSteyaert JKtistakis N TWilliams R L (2015). Structure and flexibility of the endosomal Vps34 complex reveals the basis of its function on membranes. Science350: aac7365

[124]

Schu P VTakegawa KFry M JStack J HWaterfield M DEmr S D (1993). Phosphatidylinositol 3-kinase encoded by yeast VPS34 gene essential for protein sorting. Science260(5104): 88–91

[125]

Seglen P OGordon P B (1982). 3-Methyladenine: specific inhibitor of autophagic/lysosomal protein degradation in isolated rat hepatocytes. Proc Natl Acad Sci USA79(6): 1889–1892

[126]

Shah N PTran CLee F YChen PNorris DSawyers C L (2004). Overriding imatinib resistance with a novel ABL kinase inhibitor. Science305(5682): 399–401

[127]

Shi YPellarin RFridy P CFernandez-Martinez JThompson M KLi YWang Q JSali ARout M PChait B T (2015). A strategy for dissecting the architectures of native macromolecular assemblies. Nature Methods, doi: 10.1038/nmeth.3617

[128]

Shibata MLu TFuruya TDegterev AMizushima NYoshimori TMacDonald MYankner BYuan J (2006). Regulation of intracellular accumulation of mutant Huntingtin by Beclin 1. J Biol Chem281(20): 14474–14485

[129]

Shoji-Kawata SSumpter RLeveno MCampbell G RZou ZKinch LWilkins A DSun QPallauf KMacDuff DHuerta CVirgin H WHelms J BEerland RTooze S AXavier RLenschow D JYamamoto AKing DLichtarge OGrishin N VSpector S AKaloyanova D VLevine B (2013). Identification of a candidate therapeutic autophagy-inducing peptide. Nature494(7436): 201–206

[130]

Siddhanta UMcIlroy JShah AZhang YBacker J M (1998). Distinct roles for the p110alpha and hVPS34 phosphatidylinositol 3′-kinases in vesicular trafficking, regulation of the actin cytoskeleton, and mitogenesis. J Cell Biol143(6): 1647–1659

[131]

Simonsen ABirkeland H CGillooly D JMizushima NKuma AYoshimori TSlagsvold TBrech AStenmark H (2004). Alfy, a novel FYVE-domain-containing protein associated with protein granules and autophagic membranes. J Cell Sci117(Pt 18): 4239–4251

[132]

Sinha SColbert C LBecker NWei YLevine B (2008). Molecular basis of the regulation of Beclin 1-dependent autophagy by the gamma-herpesvirus 68 Bcl-2 homolog M11. Autophagy4(8): 989–997

[133]

Slessareva J ERoutt S MTemple BBankaitis V ADohlman H G (2006). Activation of the phosphatidylinositol 3-kinase Vps34 by a G protein alpha subunit at the endosome. Cell126(1): 191–203

[134]

Spencer BPotkar RTrejo MRockenstein EPatrick CGindi RAdame AWyss-Coray TMasliah E (2009). Beclin 1 gene transfer activates autophagy and ameliorates the neurodegenerative pathology in alpha-synuclein models of Parkinson’s and Lewy body diseases. J Neurosci29(43): 13578–13588

[135]

Stack J HDeWald D BTakegawa KEmr S D (1995). Vesicle-mediated protein transport: regulatory interactions between the Vps15 protein kinase and the Vps34 PtdIns 3-kinase essential for protein sorting to the vacuole in yeast. J Cell Biol129(2): 321–334

[136]

Stack J HHerman P KSchu P VEmr S D (1993). A membrane-associated complex containing the Vps15 protein kinase and the Vps34 PI 3-kinase is essential for protein sorting to the yeast lysosome-like vacuole. EMBO J12(5): 2195–2204

[137]

Starr TChild RWehrly T DHansen BHwang SLópez-Otin CVirgin H WCelli J (2012). Selective subversion of autophagy complexes facilitates completion of the Brucella intracellular cycle. Cell Host Microbe11(1): 33–45

[138]

Strappazzon FNazio FCorrado MCianfanelli VRomagnoli AFimia G MCampello SNardacci RPiacentini MCampanella MCecconi F (2014). AMBRA1 is able to induce mitophagy via LC3 binding, regardless of PARKIN and p62/SQSTM1. Cell Death Differ

[139]

Strappazzon FVietri-Rudan MCampello SNazio FFlorenzano FFimia G MPiacentini MLevine BCecconi F (2011). Mitochondrial BCL-2 inhibits AMBRA1-induced autophagy. EMBO J30(7): 1195–1208

[140]

Stuchell-Brereton M DSkalicky J JKieffer CKarren M AGhaffarian SSundquist W I (2007). ESCRT-III recognition by VPS4 ATPases. Nature449(7163): 740–744

[141]

Su MMei YSanishvili RLevine BColbert C LSinha S (2014). Targeting γ-herpesvirus 68 Bcl-2-mediated down-regulation of autophagy. J Biol Chem289(12): 8029–8040

[142]

Sun QFan WChen KDing XChen SZhong Q (2008). Identification of Barkor as a mammalian autophagy-specific factor for Beclin 1 and class III phosphatidylinositol 3-kinase. Proc Natl Acad Sci USA105(49): 19211–19216

[143]

Sun QWestphal WWong K NTan IZhong Q (2010). Rubicon controls endosome maturation as a Rab7 effector. Proc Natl Acad Sci USA107(45): 19338–19343

[144]

Sun QZhang JFan WWong K NDing XChen SZhong Q (2011). The RUN domain of rubicon is important for hVps34 binding, lipid kinase inhibition, and autophagy suppression. J Biol Chem286(1): 185–191

[145]

Suetake THayashi FYokoyama S (2015). Solution structure of MIT domain from mouse Nrbf2. (To be published)

[146]

Suzuki KOhsumi Y (2007). Molecular machinery of autophagosome formation in yeast, Saccharomyces cerevisiae. FEBS Lett581(11): 2156–2161

[147]

Taguchi-Atarashi NHamasaki MMatsunaga KOmori HKtistakis N TYoshimori TNoda T (2010). Modulation of local PtdIns3P levels by the PI phosphatase MTMR3 regulates constitutive autophagy. Traffic11(4): 468–478

[148]

Takahashi YCoppola DMatsushita NCualing H DSun MSato YLiang CJung J UCheng J QMulé J JPledger W JWang H G (2007). Bif-1 interacts with Beclin 1 through UVRAG and regulates autophagy and tumorigenesis. Nat Cell Biol9(10): 1142–1151

[149]

Takamura AKomatsu MHara TSakamoto AKishi CWaguri SEishi YHino OTanaka KMizushima N (2011). Autophagy-deficient mice develop multiple liver tumors. Genes Dev25(8): 795–800

[150]

Takáts SPircs KNagy PVarga ÁKárpáti MHegedűs KKramer HKovács A LSass MJuhász G (2014). Interaction of the HOPS complex with Syntaxin 17 mediates autophagosome clearance in Drosophila. Mol Biol Cell25(8): 1338–1354

[151]

Terman A (1995). The effect of age on formation and elimination of autophagic vacuoles in mouse hepatocytes. Gerontology41(Suppl 2): 319–326

[152]

Terman AGustafsson BBrunk U T (2006). The lysosomal-mitochondrial axis theory of postmitotic aging and cell death. Chem Biol Interact163(1–2): 29–37

[153]

Thoresen S BPedersen N MLiestøl KStenmark H (2010). A phosphatidylinositol 3-kinase class III sub-complex containing VPS15, VPS34, Beclin 1, UVRAG and BIF-1 regulates cytokinesis and  degradative  endocytic  traffic.  Exp  Cell  Res 316(20): 3368–3378

[154]

Uttenweiler ASchwarz HNeumann HMayer A (2007). The vacuolar transporter chaperone (VTC) complex is required for microautophagy. Mol Biol Cell18(1): 166–175

[155]

Vakser I A (2014). Protein-protein docking: from interaction to interactome. Biophys J107(8): 1785–1793

[156]

Van Humbeeck CCornelissen THofkens HMandemakers WGevaert KDe Strooper BVandenberghe W (2011). Parkin interacts with Ambra1 to induce mitophagy. J Neurosci31(28): 10249–10261

[157]

Vergne IRoberts EElmaoued R ATosch VDelgado M AProikas-Cezanne TLaporte JDeretic V (2009). Control of autophagy initiation by phosphoinositide 3-phosphatase Jumpy. EMBO J28(15): 2244–2258

[158]

Vlahos C JMatter W FHui K YBrown R F (1994). A specific inhibitor of phosphatidylinositol 3-kinase, 2-(4-morpholinyl)-8-phenyl-4H-1-benzopyran-4-one (LY294002). J Biol Chem269(7): 5241–5248

[159]

Volinia SDhand RVanhaesebroeck BMacDougall L KStein RZvelebil M JDomin JPanaretou CWaterfield M D (1995). A human phosphatidylinositol 3-kinase complex related to the yeast Vps34p-Vps15p protein sorting system. EMBO J14(14): 3339–3348

[160]

Wei YPattingre SSinha SBassik MLevine B (2008). JNK1-mediated phosphorylation of Bcl-2 regulates starvation-induced autophagy. Mol Cell30(6): 678–688

[161]

Wei YZou ZBecker NAnderson MSumpter RXiao GKinch LKoduru PChristudass C SVeltri R WGrishin N VPeyton MMinna JBhagat GLevine B (2013). EGFR-mediated Beclin 1 phosphorylation in autophagy suppression, tumor progression, and tumor chemoresistance. Cell154(6): 1269–1284

[162]

Wu Y TTan H LShui GBauvy CHuang QWenk M ROng C NCodogno PShen H M (2010). Dual role of 3-methyladenine in modulation of autophagy via different temporal patterns of inhibition on class I and III phosphoinositide 3-kinase. J Biol Chem285(14): 10850–10861

[163]

Xu LSalloum DMedlin P SSaqcena MYellen PPerrella BFoster D A (2011). Phospholipase D mediates nutrient input to mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1). J Biol Chem286(29): 25477–25486

[164]

Yan YFlinn R JWu HSchnur R SBacker J M (2009). hVps15, but not Ca2+/CaM, is required for the activity and regulation of hVps34 in mammalian cells. Biochem J417(3): 747–755

[165]

Yang C SLee J SRodgers MMin C KLee J YKim H JLee K HKim C JOh BZandi EYue ZKramnik ILiang CJung J U (2012a). Autophagy protein Rubicon mediates phagocytic NADPH oxidase activation in response to microbial infection or TLR stimulation. Cell Host Microbe11(3): 264–276

[166]

Yang C SRodgers MMin C KLee J SKingeter LLee J YJong AKramnik ILin XJung J U (2012b). The autophagy regulator Rubicon is a feedback inhibitor of CARD9-mediated host innate immunity. Cell Host Microbe11(3): 277–289

[167]

Yasumo HMasuda NFurusawa TTsukamoto TSadano HOsumi T (2000). Nuclear receptor binding factor-2 (NRBF-2), a possible gene activator protein interacting with nuclear hormone receptors. Biochim Biophys Acta1490(1-2): 189–197

[168]

Yoon M SDu GBacker J MFrohman M AChen J (2011). Class III PI-3-kinase activates phospholipase D in an amino acid-sensing mTORC1 pathway. J Cell Biol195(3): 435–447

[169]

Yue ZJin SYang CLevine A JHeintz N (2003). Beclin 1, an autophagy gene essential for early embryonic development, is a haploinsufficient tumor suppressor. Proc Natl Acad Sci USA100(25): 15077–15082

[170]

Zalckvar EBerissi HMizrachy LIdelchuk YKoren IEisenstein MSabanay HPinkas-Kramarski RKimchi A (2009). DAP-kinase-mediated phosphorylation on the BH3 domain of beclin 1 promotes dissociation of beclin 1 from Bcl-XL and induction of autophagy. EMBO Rep10(3): 285–292

[171]

Zhong YMorris D HJin LPatel M SKarunakaran S KFu Y JMatuszak E AWeiss H LChait B TWang Q J (2014). Nrbf2 protein suppresses autophagy by modulating Atg14L protein-containing Beclin 1-Vps34 complex architecture and reducing intracellular phosphatidylinositol-3 phosphate levels. J Biol Chem289(38): 26021–26037

[172]

Zhong YWang Q JLi XYan YBacker J MChait B THeintz NYue Z (2009). Distinct regulation of autophagic activity by Atg14L and Rubicon associated with Beclin 1-phosphatidylinositol-3-kinase complex. Nat Cell Biol11(4): 468–476

[173]

Zhou DSpector S A (2008). Human immunodeficiency virus type-1 infection inhibits autophagy. AIDS22(6): 695–699

[174]

Zhou XTakatoh JWang F (2011). The mammalian class 3 PI3K (PIK3C3) is required for early embryogenesis and cell proliferation. PLoS ONE6(1): e16358

RIGHTS & PERMISSIONS

Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg

AI Summary AI Mindmap
PDF (1206KB)

2238

Accesses

0

Citation

Detail

Sections
Recommended

AI思维导图

/