脂噬（lipophagy）是細胞中脂滴細胞器被自噬溶酶體（或酵母中液泡）吞噬并進行後續降解的一種選擇性自噬過程，是細胞補充能量消耗的重要方式之一。區别于動物細胞，釀酒酵母中的脂噬僅是一個微自噬過程；在此過程中，脂滴經由液泡膜的内陷直接進入液泡腔内并完成降解，并不需要自噬小體的包裹及運輸過程。然而，多個核心自噬基因的缺失卻依然會阻斷這一過程，具體機制未知[1]。同樣的，在哺乳動物中，關于自噬在脂滴生成與降解中的作用也同樣具有争議的，對于核心自噬基因在脂噬過程中發揮何種功能也有多種觀點[2,3]。
2024年2月27日，2003网站太阳集团高強副教授課題組以唯一單位、唯一通訊作者形式在Autophagy（中科院一區Top期刊， IF=13.3）上在線發表了題為“General autophagy-dependent and -independent lipophagic processes collaborate to regulate the overall level of lipophagy in yeast”的研究性論文。研究通過分析不同培養條件下，釀酒酵母中脂滴進入液泡和脂滴表面蛋白降解過程，發現核心自噬基因在這兩個過程中的作用是不同的。脂滴表面蛋白的降解過程是依賴于核心自噬機制的，并且是可以獨立于脂滴進入液泡過程的。研究還發現在葡萄糖限制的培養條件下，酵母細胞中會激活一種不依賴于核心自噬的脂噬途徑，說明核心自噬進程并不是脂滴進入液泡過程的必要條件。進一步研究還發現不同葡萄糖濃度下，細胞整體脂噬水平實際受到自噬依賴和不依賴的兩種脂噬途徑的協同調控。該發現為進一步揭示釀酒酵母中的脂噬發生機制提供了新的參考，也為哺乳動物中自噬在脂代謝中的功能研究提供了新思路。
作者在研究中設置了逐漸饑餓、急性氮饑餓和葡萄糖限制三種實驗條件，通過觀察脂滴與液泡的相對位置，首先分析不同條件下核心自噬基因ATG1對脂滴進入液泡過程的影響。結果顯示ATG1缺失可以阻斷逐漸饑餓和急性氮饑餓下脂滴進入液泡過程，但對葡萄糖限制條件下的脂噬過程幾乎沒有影響。之後，通過檢測脂滴表面蛋白的降解水平（另一種常見用來評價細胞脂噬水平的方法），進一步探究不同培養條件下ATG1缺失對脂滴表面蛋白Erg6-GFP和 Faa4-GFP降解的影響。結果卻顯示三種實驗條件下，脂滴表面蛋白的降解均早于脂滴進入液泡過程發生，且均依賴于ATG1的功能。葡萄糖限制條件下，核心自噬基因缺失阻斷脂滴表面蛋白降解但不影響細胞脂噬過程的結果，表明脂滴進入液泡實際并以脂滴表面蛋白的降解為前提，同時也說明在某些條件下，脂滴表面蛋白的降解水平可能并不能真實反映細胞脂噬的發生水平。随後，研究繼續針對探讨脂滴進入液泡與脂滴表面蛋白降解過程是否相互獨立，進行了實驗設計及驗證。通過檢測常見的脂噬影響因子突變體中這兩個過程的發生情況，作者發現液泡固醇富集域形成相關蛋白Npc2的缺失可以阻斷脂滴進入液泡過程，但不影響細胞的巨自噬和脂滴表面蛋白降解；直接論證了脂滴進入液泡與脂滴表面蛋白降解兩個過程的相對獨立性（圖1）。論文最後作者還進一步檢測并分析了不同葡萄糖濃度對細胞脂噬發生機制的影響，結果顯示初始培養基中葡萄糖濃度直接影響細胞的脂噬的具體發生機制，細胞整體脂噬是由自噬依賴和不依賴的兩種不同的脂噬調控途徑的動态決定的。
圖1.葡萄糖限制條件下脂滴表面蛋白降解與脂噬過程可獨立發生。
2003网站太阳集团為論文的唯一單位，高強副教授為論文的通訊作者。論文的第一作者為博士研究生康娜和譚金玲，此外，碩士研究生嚴思思和博士研究生林雷瑛參與了部分實驗。該研究工作得到了國家自然科學基金和湖南省自然科學基金的資助。
課題組簡介：
高強，2003网站太阳集团副教授、博士生導師。本科畢業于上海交通大學，博士畢業于中國科學院上海生命科學研究院植物生理生态研究所，師從王成樹研究員；之後于美國得克薩斯大學西南醫學中心從事博後研究，并于2018年12月加入2003网站太阳集团。課題組的研究方向為脂滴生物學方向（細胞生物學），主要包括脂滴的生成與降解調控，以及脂滴細胞器與胞内其他細胞器的動态互作機制。目前課題組科研條件完善，待遇優厚，團隊氛圍融洽，科研氛圍濃厚，歡迎對相關研究方向（微生物學及細胞生物學）感興趣的青年才俊加入，共同發展。課題組長期招募博士後，以及歡迎更多有志于從事基礎細胞生物學或微生物學的碩士研究生及博士研究生的報考及加入！
文章鍊接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2024.2325297
參考文獻
[1] Wang CW, Miao YH, Chang YS. A sterol-enriched vacuolar microdomain mediates stationary phase lipophagy in budding yeast. J Cell Biol. 2014 Aug 4;206(3):357-66.
[2] Singh R, Kaushik S, Wang Y, et al. Autophagy regulates lipid metabolism. Nature. 2009 Apr 30;458(7242):1131-5.
[3] Saito T, Kuma A, Sugiura Y, et al. Autophagy regulates lipid metabolism through selective turnover of NCoR1. Nat Commun. 2019 Apr 5;10(1):1567.
