自噬是指通過形成雙層膜結構的自噬體，包裹部分胞質並運送到溶酶體進行降解及回收的過程，對抵抗各種應激和維持細胞穩態至關重要。自噬體形成的關鍵步驟包括隔離膜（自噬體前體）的啟始、成核、延伸以及閉合。人們對自噬體形成分子機制的了解主要來自對單細胞酵母自噬的研究。多細胞生物自噬體的形成過程更加複雜，包括多個獨特的步驟以及多細胞生物特有的自噬蛋白參與。多細胞生物自噬與酵母自噬的一個重要區別在於自噬體形成的位置。酵母自噬體在液泡膜上形成，而多細胞生物自噬體在內質網的多個位點同時形成。鑑定決定自噬體在內質網上形成的信號是自噬領域一個長期懸而未決的科學問題。
北京時間10月5日，發表在《Cell》上的一項最新研究中，來自中國科學院生物物理研究所張宏課題組發現：自噬誘導條件下引起的內質網表面的鈣瞬變是決定自噬體在內質網上形成的關鍵信號。內質網表面的鈣瞬變引起參與自噬起始的FIP200複合物發生液-液相分離，形成的FIP200凝聚體進而與內質網膜蛋白VAPs和ATLs結合定位於內質網，成為自噬體起始位點。
研究者首先發現鈣離子快速螯合劑BAPTA-AM可以抑制參與自噬起始的FIP200複合物在內質網上形成凝聚體，但這一過程不能被慢速鈣離子螯合劑EGTA-AM阻斷。這提示快速的局部的鈣離子變化，而非穩態的鈣離子濃度變化，可能參與了自噬起始過程。研究人員構建了內質網跨膜結構域CYB5與快速鈣離子探針GCaMP6f的融合蛋白，來檢測自噬誘導下內質網外膜表面鈣離子濃度的變化。多模態超分辨活細胞成像（Multi-SIM）顯示，飢餓或Torin1處理等自噬誘導條件下，內質網外膜發生鈣瞬變，這些鈣信號能被BAPTA-AM阻斷卻不能被EGTA-AM阻斷。
進一步研究表明，內質網表面的鈣瞬變觸發參與自噬起始的FIP200複合物發生液-液相分離，形成的FIP200凝聚體通過與內質網膜蛋白VAPs和ATLs結合，定位於內質網上，該結構即為自噬體起始位點。研究還發現，張宏課題組前期鑑定的內質網定位的新自噬蛋白EPG-4/EI24調控內質網表面鈣瞬變的幅度、頻率和持續時間。在EI24敲除細胞中，內質網表面呈現出持續的鈣瞬變，導致FIP200複合物在內質網上異常累積。通過化學試劑處理，或敲低內質網表面鈣通道的活性，可以降低EI24敲除引起的鈣瞬變並拯救其自噬缺陷的表型。
圖. 內質網外膜鈣瞬變觸發FIP200複合物發生液-液相分離，並形成內質網上自噬起始位點的模式圖
綜上，該研究發現在自噬誘導條件下，內質網表面發生的鈣瞬變誘導自噬起始FIP200複合物發生液-液相分離。然後FIP200凝聚體與內質網膜蛋白VAPs和ATLs結合併穩定定位於內質網上，成為自噬起始位點。該工作揭示了內質網表面鈣瞬變是決定自噬體在內質網上形成的關鍵信號，極大地促進了我們對多細胞生物自噬分子機制的理解。
論文連結：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01123-0#%20