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오가시스(주)

Cell Death Differ., Apr 02 2026, | https://doi.org/10.1038/s41418-026-01726-5 PINK1 and STUB1 pathway orchestrates peroxisomal selective autophagy by PEX13 depletion

Doo Sin Jo ^1,2,13, Na Yeon Park ^1,13, Ae-Kyeong Kim ^3,13, Sunhoe Bang ⁴, Yong Hwan Kim ⁵, Ji-Eun Bae¹, Kyunghee Noh ⁶, Jeong-Hoon Kim⁷, Min Jae Lee ⁸_, Seong-Kyu Choe ⁹, Peter K. Kim ^10,11, Jongkyeong Chung ^4,*, Kyu-Sun Lee^3,12,* and Dong-Hyung Cho^1,5,*

¹Organelle Institute, Kyungpook National University, Daegu 41566, Republic of Korea.
²Orgasis Corp., Suwon 08826, Republic of Korea.
³Metabolism and Neurophysiology Research Group, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, Daejeon 34141, Republic of Korea.

⁴School of Biological Sciences and Institute of Molecular Biology and Genetics, Seoul National University, Seoul 08826, Republic of Korea.
⁵School of Life Sciences, BK21 FOUR KNU Creative BioResearch Group, Kyungpook National University, Daegu 41566, Republic of Korea.
⁶Bionanotechnology Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, Daejeon 34141, Republic of Korea.
⁷Orphan Disease Therapeutic Target Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, Daejeon 34141, Republic of Korea.
⁸Department of Biochemistry & Molecular Biology, Seoul National University College of Medicine, Seoul 03080, Republic of Korea.
⁹Department of Microbiology, Wonkwang University School of Medicine, Iksan 54538, Republic of Korea.
¹⁰Cell & System Biology Program, The Hospital for Sick Children, Toronto, ON M5G 0A4, Canada.
¹¹Department of Biochemistry, University of Toronto, Toronto, ON M5S 1A8, Canada.
¹²School of Pharmacy, Sungkyunkwan University, Suwon 16419, Republic of Korea.
¹³These authors contributed equally: Doo Sin Jo, Na Yeon Park, Ae-Kyeong Kim.

^*Corresponding authors: correspondence to Jongkyeong Chung, Kyu-Sun Lee or Dong-Hyung Cho

Abstract

Peroxisomes are dynamic organelles essential for lipid metabolism, oxidative balance, and cellular stress responses. Their dysfunction contributes to various diseases, including metabolic and neurodegenerative disorders. Selective autophagy, or pexophagy, preserves peroxisomal quality by removing damaged or excess peroxisomes. Here, we propose a novel ATM-PINK1-STUB1-ABCD3-SQSTM1 signaling cascade that orchestrates pexophagy in response to peroxisomal impairment. Through siRNA screening, we find that PINK1 is a key regulator of pexophagy induced by PEX13 depletion. PINK1 phosphorylates STUB1, enhancing its E3 ligase activity to ubiquitinate ABCD3, which in turn recruits SQSTM1 for peroxisomal degradation. We further identify that ATM activates PINK1 under peroxisomal stress, linking cellular stress signaling to organelle quality control. These findings provide new insights into the molecular mechanisms underlying peroxisome turnover and may have implications for therapeutic strategies targeting diseases related to peroxisomal dysfunction.

논문소개전체 설명

세포는 손상된 구성요소를 스스로 제거하며 항상성을 유지하는데, 이 과정의 중심에는 '자가포식(Autophagy)'이 있습니다. 특히 특정 세포소기관만을 선택적으로 제거하는 '선택적 자가포식'은 세포 품질관리의 핵심 기전으로 주목받고 있습니다. 퍼옥시좀(peroxisome)은 지방산 대사와 활성산소 조절에 필수적인 역할을 하는 세포소기관으로, 손상된 퍼옥시좀을 제거하는 퍼옥시좀 선택적 자가포식(펙소파지, pexophagy)는 세포 항상성 유지에 필수적입니다. 하지만 펙소파지를 조절하는 구체적인 분자 기전은 아직 충분히 연구되지 않았습니다.
본 연구에서는 퍼옥시좀 선택적 자가포식을 조절하는 새로운 신호전달 경로를 규명하였습니다. 특히, 기존에 미토콘드리아 품질관리 단백질로 알려진 PINK1이 퍼옥시좀의 품질관리 과정에서도 작용할 수 있음을 새롭게 발견하였습니다. 퍼옥시좀 스트레스 상황에서 활성화된 ATM 신호를 시작으로, PINK1이 퍼옥시좀에 작용하게 되며, 이어 E3 ubiquitin ligase인 STUB1이 활성화되어 퍼옥시좀 막 단백질인 ABCD3를 유비퀴틴화함으로써 퍼옥시좀이 제거 대상임을 표지합니다. 이렇게 표지된 퍼옥시좀은 자가포식 수용체인 SQSTM1에 의해 인식되어 선택적으로 제거됩니다. 결과적으로 본 연구는 'ATM-PINK1-STUB1-ABCD3-SQSTM1'으로 이어지는 새로운 펙소파지 조절 신호축을 제시하였습니다. 특히 PINK1이 미토콘드리아 뿐만 아니라 퍼옥시좀 품질관리에도 관여한다는 점은 세포소기관 간 품질조절 네트워크가 서로 긴밀하게 연결되어 있음을 보여주는 중요한 발견입니다.

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