多细胞生物在内质网上启动自噬体形成的机制尚不清楚。
2022年10月4日，中国科学院生物物理研究所张宏团队在Cell 在线发表题为“Calcium transients on the ER surface trigger liquid-liquid phase separation of FIP200 to specify autophagosome initiation sites”的研究论文，该研究发现自噬刺激触发内质网膜外表面的Ca2+ 瞬变，其振幅、频率和持续时间由后生动物特异性内质网跨膜自噬蛋白EPG-4/EI24控制。
在EI24耗尽的细胞中，胞质ER表面持续的Ca2+ 瞬变/振荡导致FIP200自噬体启动复合体在ER上积累。这种缺陷被衰减的ER Ca2+ 瞬变抑制。多模态SIM分析显示，ER上的Ca2+ 瞬变触发了动态和易融合的液体样FIP200点阵的形成。饥饿诱导的溶酶体上的Ca2+ 瞬变也诱导FIP200靶进一步移动到ER。ER上的多个FIP200点(依赖于ER蛋白VAPA/B和ATL2/3)组装成自噬体形成位点。因此，Ca2+ 瞬变对于触发FIP200的相分离以指定后生动物中的自噬体起始位点至关重要。
自噬包括双膜自噬体的形成，并将其运送到液泡(酵母和植物)/溶酶体中降解隔离的物质。自噬体形成的核心步骤是隔离膜(IM)的起始和成核以及随后的膨胀和闭合成为自噬体。酵母自噬体产生于自噬体前结构(PAS)，通常在每个细胞中产生一个，附着在液泡膜上，而自噬体在多细胞生物的ER上的多个位点同时启动。在酵母中发现的一组自噬相关(ATG)基因作用于自噬体形成的不同步骤。
自噬诱导后，Atg17/Atg13/Atg1复合物靶向液泡膜，随后囊泡聚集包含跨膜(TM)蛋白Atg9和Vps34复合物，IM启动。Atg9囊泡与IM结合，为IM的起始和扩展提供膜源。在IM中，Atg9进一步招募下游自噬蛋白，介导ER与IM末端接触的形成，并作为scramblase 移动脂质。在哺乳动物细胞中，自噬诱导后，FIP200/ATG13/ULK1复合体(Atg1复合体的对应物)和ATG9囊泡首先靶向于ER。VPS34复合体随后被招募用于后续的IM启动。在扩展过程中，整个IM与ER形成动态接触。
ATG9囊泡与哺乳动物细胞中的IM相互作用但不合并。多细胞生物需要自噬蛋白，这些蛋白在酵母的自噬中不存在或不参与。内质网整体膜蛋白VAPA/B (VAPs)和Atlastin 2/3 (ATLs)促进和稳定FIP200复合物与内质网的结合。在线虫中的遗传筛选还发现了两个后生动物特有的ER TM蛋白，EPG-3/VMP1和EPG-4/EI24，这是自噬所必需的。在ER上触发自噬体启动的FIP200复合体组装的信号仍然是一个谜。
文章模式图（图源自Cell ）
Ca2+ 是细胞中多功能的第二信使。胞质Ca2+ 信号以梯度、sparks、瞬态、振荡和波的形式显示时空异质性。不同的亚细胞隔间含有不同水平的Ca2+ 。静息条件下，胞浆内游离Ca2+ 浓度约为10-100 nM，内质网腔内游离Ca2+ 浓度约为500 - 800 μM，晚期核内体/溶酶体中游离Ca2+浓度约为500 μM。这些Ca2+ 水平是由Ca2+ 通道和泵建立和维持的。
内质网Ca2+ 稳态是通过从内质网腔释放Ca2+ 到细胞质的通道实现的，包括IP3Rs, RyRs和各种泄漏通道(如Sec61复合物)，以及将Ca2+ 返回内质网的机制，如SERCA泵和SOCE。不同腔室产生的Ca2+ 信号在膜接触部位相互连接，以响应各种刺激。例如，溶酶体Ca2+ 释放可以进一步激活ER定位的IP3Rs和/或RyRs，以唤起额外的胞质Ca2+ 峰值。
胞质和ER存储Ca2+ 浓度的变化通过不同的机制整合到核心自噬机制中，以调节自噬活性。快速Ca2+ 螯合剂BAPTA-AM阻断了哺乳动物细胞中基础的和诱导的自噬，这表明某种形式的Ca2+ 信号对自噬至关重要。然而，这种Ca2+ 信号的性质仍然完全未知。本研究表明，自噬刺激在哺乳动物细胞中诱导内质网膜外表面的Ca2+ 瞬变，然后触发液体样FIP200点的形成，用于自噬体启动复合体在内质网上的组装。
参考消息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01123-0#%20