自噬是指通過形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體，包裹部分胞質(zhì)并運送到溶酶體進行降解及回收的過程，對抵抗各種應(yīng)激和維持細胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。自噬異與老年癡呆等神經(jīng)退行性**的發(fā)**展密切相關(guān)。自噬體形成的關(guān)鍵步驟包括隔離膜（自噬體前體）的啟始、成核、延伸及閉合。科學家對自噬體形成的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復(fù)雜，包括多個獨特的步驟以及多細胞生物特有的自噬蛋白的參與。

多細胞生物自噬與酵母自噬的重要區(qū)別之一在于自噬體形成的位置。酵母自噬體在液泡膜上形成，而多細胞生物自噬體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多個位點同時形成。鑒定決定自噬體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成的信號是自噬領(lǐng)域懸而未決的科學問題。

10月5日，中國科學院生物物理研究所研究員張宏課題組在《細胞》（Cell）上，在線發(fā)表了題為Calcium transients on the ER surface trigger liquid-liquid phase separation of FIP200 to specify autophagosome initiation sites的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)自噬誘導條件下引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的鈣瞬變是決定自噬體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成的關(guān)鍵信號。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的鈣瞬變引起參與自噬起始的FIP200復(fù)合物發(fā)生液-液相分離；形成的FIP200凝聚體進而與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白VAPs和ATLs結(jié)合定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，成為自噬體起始位點。

研究顯示，鈣離子快速螯合劑BAPTA-AM可以抑制參與自噬起始的FIP200復(fù)合物在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(wěn)態(tài)的鈣離子濃度變化，可能參與自噬起始過程。科研人員構(gòu)建了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜結(jié)構(gòu)域CYB5與快速鈣離子探針GCaMP6f的融合蛋白，將GCaMP6f定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面朝向胞漿側(cè)，以檢測自噬誘導下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面鈣離子濃度的變化。研究利用多模態(tài)超分辨活細胞成像技術(shù)（Multi-SIM）發(fā)現(xiàn)，在饑餓或Torin1處理等自噬誘導條件下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面發(fā)生鈣瞬變/鈣振蕩，而這些鈣信號能被BAPTA-AM阻斷卻不能被EGTA-AM阻斷。

研究發(fā)現(xiàn)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣瞬變/鈣振蕩會阻礙自噬體形成。鈣離子通道釋放抑制劑以及鈣通道蛋白敲低的細胞中，自噬起始FIP200復(fù)合物在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成凝聚體被顯著抑制，這表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣瞬變對自噬體的形成頗為重要。自噬誘導條件下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的鈣瞬變/鈣振蕩是被精細調(diào)控的。在鈣離子通道激活劑處理下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的鈣瞬變/鈣振蕩的幅值、頻率和持續(xù)時間顯著增加。FIP200凝聚體以及WIPI2等標記的早期自噬結(jié)構(gòu)的數(shù)目顯著增加，但自噬流活性卻被抑制，這表明鈣離子通道激活劑的處理抑制有功能性的自噬體結(jié)構(gòu)的形成。電鏡觀測發(fā)現(xiàn)，這些自噬結(jié)構(gòu)顯著變小且不能閉合，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣的持續(xù)增高影響自噬體的延伸及閉合過程。

張宏課題組前期利用建立的線蟲遺傳篩選模型鑒定了一系列多細胞生物特有自噬基因，包括編碼內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白的epg-4/EI24。本研究發(fā)現(xiàn)敲除EI24的細胞，表現(xiàn)出與鈣離子通道激活劑處理類似的現(xiàn)象，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面出現(xiàn)持續(xù)的鈣振蕩，并表現(xiàn)出類似的自噬缺陷。研究通過化學試劑處理，或敲低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣通道的活性，可以降低EI24敲除引起的鈣瞬變，并拯救其自噬缺陷的表型。EI24可以與多種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣通道和鈣泵結(jié)合。這提示EI24可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣通道和鈣泵的活性，進而調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣瞬變的幅度、頻率和持續(xù)時間。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣瞬變/鈣振蕩是如何決定參與自噬起始的FIP200復(fù)合物在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上組裝？研究發(fā)現(xiàn)，自噬誘導條件下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面發(fā)生的鈣瞬變/鈣振蕩觸發(fā)FIP200復(fù)合物發(fā)生液-液相分離，形成具有高度動態(tài)且易于融合的液滴狀FIP200凝聚體。FIP200凝聚體通過與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白VAPs和ATLs結(jié)合，穩(wěn)定定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，并沿著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)移動，與其他FIP200凝聚體融合。在達到一定大小后，F(xiàn)IP200凝聚體停止融合，成為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的自噬體起始位點，招募下游自噬蛋白，啟動自噬體的形成。該研究揭示了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面鈣瞬變是決定自噬體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成的關(guān)鍵信號，促進了科學家對多細胞生物自噬分子機制的理解，并對探究自噬異常與相關(guān)**的發(fā)**展以及開發(fā)新的**策略有重要意義。