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大自噬/自噬是真核生物的一种保守的降解途径。通过自噬,细胞质中异常聚集或错误折叠的蛋白及受损的细胞器等物质被一种称为自噬体的双层膜结构吞噬后呈递给溶酶体（多细胞动物中）或液泡（酵母及植物中）,并在相关水解酶的作用下降解。自噬在正常生理条件下水平较低,被称为基础自噬,基础自噬保证生物大分子的循环回收利用并维持细胞稳态。而在饥饿、生长因子缺乏及低氧等一些因素的诱导下,自噬水平显著上调以维持细胞在相应压力下的生命活动及存活。细胞自噬的功能失调已被证实可促进包括神经退行性疾病及肿瘤在内的多种人类疾病的发展。自噬是一个受到多个自噬相关蛋白调控的多步骤连续过程。在这些自噬相关蛋白中,丝氨酸/苏氨酸激酶ULK1通过与ATG13、FIP200和ATG101形成复合体在调控自噬启动的过程中发挥关键作用。在酵母中,Tor1（哺乳动物mTOR的同源蛋白）复合体以营养依赖的方式动态调节Atg1（哺乳动物ULK1的同源蛋白）复合体的形成,从而诱导或抑制自噬。在饥饿条件下,Atg1复合体的形成促进了自噬的发生。然而,在哺乳动物中,ULK1复合体在饥饿诱导自噬之前已经形成,说明复合体本身的存在并不足以启动自噬。ULK1复合体成员间这种非营养依赖式的稳定结合表明存在其他因子参与了对饥饿诱导的自噬起始的调控。此外,最近的报道表明,ULK1在饥饿条件下迅速降解,提示自噬水平必须受到严格调控。然而,仅有相对较少的研究对细胞如何抑制自噬的精确机制进行了揭示,并且ULK1复合体如何被调控很大程度上仍未知。在本研究中,我们首先通过蛋白组学分析鉴定出泛素连接酶TRIM27是FIP200-ATG13-ULK1复合体的一个新结合蛋白。我们发现在正常营养条件下TRIM27与ULK1直接结合,而饥饿条件使该结合亲和力增强。进一步的生化实验分析表明TRIM27催化ULK1的K568及K571位点发生K48连接的泛素化修饰,该修饰促使ULK1通过蛋白酶体途径降解,并进一步下调细胞自噬水平。与通过体外实验揭示的调控模式一致,我们发现Trim2 7-/-小鼠主要器官中的基础自噬水平升高,进一步证实TRIM27是一个自噬的负调控因子。接下来,从饥饿条件下与TRIM27结合的蛋白中,我们鉴定出丝氨酸/苏氨酸激酶STK38L是调控饥饿诱导自噬时TRIM27与ULK1结合亲和力增强的关键因子。我们发现,在饥饿条件下,TRIM27 促进 STK38L 的K181/K215/K224/K432/K434位点发生K6及K1 1连接的非促进降解型泛素化修饰以激活STK38L。被激活后的STK38L催化ULK1的S495位点发生磷酸化修饰,该修饰使ULK1更容易被TRIM27介导泛素化修饰与降解。通过上述机制,TRIM27与STK38L协同调控了 ULK1在饥饿条件下的快速降解,该调控限制了饥饿诱导下自噬的激活程度,防止细胞处于过度自噬的状态。我们研究的第二个关键方面在于评估TRIM27-ULK1信号轴在乳腺肿瘤中的意义。借助生物信息学手段结合对临床样本的分析,我们发现TRIM27在乳腺癌中的mRNA及蛋白水平显著上调,且TRIM27和ULK1之间的蛋白水平呈负相关,提示TRIM27-ULK1信号轴促进肿瘤发生。我们进一步利用MMTV-PyMT模型评估TRIM27-ULK1信号轴对小鼠乳腺肿瘤发生发展的影响。该模型小鼠可自发形成乳腺肿瘤且其病变过程在分子及组织学层面同人类乳腺癌高度相似。通过在该模型中的研究,我们发现Trim27敲除对MMTV-PyMT小鼠乳腺肿瘤的发生起到显著的抑制作用。但当肿瘤形成后,Trim27敲除的乳腺肿瘤表现出肺转移的增加。最后,鉴于TRIM27的促癌作用可能通过其他潜在靶点引起,而非通过自噬途径。我们通过体外三维培养系统评估Trim27敲除对PyMT肿瘤细胞生长的影响。利用ULK1的小分子抑制剂处理及敲除自噬核心蛋白ATG5和ATG7,我们发现Trim27基因敲除通过提高自噬水平显著促进来自PyMT小鼠的肿瘤在三维培养下的生长。此外,在通过小鼠乳腺肿瘤细胞4T1构建的小鼠模型中,乳腺肿瘤的肺转移被靶向ULK1的小分子化合物抑制剂显著抑制,进一步证明了自噬对于促进肿瘤转移的重要性。综上所述,我们的研究鉴定出泛素连接酶TRIM27和激酶STK38L是自噬起始复合体中ULK1的两个新的结合蛋白。在正常营养条件下,TRIM27通过泛素化修饰ULK1促进其降解从而抑制基础自噬;在饥饿条件下,TRIM27通过泛素化修饰激活STK38L,促进后者对ULK1的磷酸化修饰作用,从而使ULK1更易于被TRIM27介导降解。TRIM27与STK38L对ULK1的协同调控限制了饥饿条件下的自噬水平。来自小鼠模型的证据进一步表明,Trim27基因敲除后小鼠的基础自噬水平升高,并且TRIM27促进MMTV-PyMT小鼠乳腺肿瘤发生,而在乳腺癌晚期通过抑制自噬通路实现抑制乳腺肿瘤的肺转移。我们的研究揭示了STK38L-TRIM27-ULK1信号轴在调控自噬中的关键作用,并在乳腺肿瘤模型中建立了自噬与肿瘤发生发展的相关性,为开发以自噬为靶点的干预癌症的治疗策略提供了新思路。