近日，南方科技大学生命科学学院蔡舒君助理教授课题组联合王若希副教授课题组在国际学术期刊 Autophagy 发表题为“In situ architecture of developmentally programmed mitophagy reveals ER-phagophore membrane continuity”的研究论文。团队利用原位冷冻电子断层扫描（cryo-ET）等先进成像技术，解析了果蝇发育过程中线粒体自噬的三维结构，首次获得内质网（ER）与自噬前体膜（phagophore，又称隔离膜）形成直接膜连续结构的原位证据，为理解大型线粒体被快速包裹时的膜来源机制提供了新线索。

细胞自噬（Autophagy）是真核细胞中高度保守的物质降解途径。自噬过程中，杯状的自噬前体膜逐渐扩张并包裹待降解物质，随后闭合形成具有双层膜结构的自噬体，并最终与溶酶体融合，使其内容物得到降解。线粒体自噬是选择性清除受损或多余线粒体的过程，对于线粒体质量控制、个体发育和细胞稳态具有重要意义。在线粒体自噬过程中，自噬前体膜需要在几分钟内沿大型线粒体表面快速延伸，因此需要持续而大量的膜脂供应。

目前，关于自噬前体膜的来源主要存在两类机制模型：一类认为膜性囊泡可通过运输和融合向自噬前体膜提供膜材料；另一类认为内质网可在膜接触位点通过ATG2等桥梁型脂质转运蛋白向自噬前体膜输送脂质。据估算，在约10分钟内形成一个直径约400纳米的自噬体，需要整合约300万个脂质分子。然而，体外实验测得的ATG2脂质转运速率及其有限的细胞内丰度，难以完全解释自噬前体膜快速扩张所需的高通量脂质供应。内质网是否还可通过直接的膜连续结构向自噬前体膜提供膜材料，一直缺乏天然状态下的高分辨率原位结构证据。

针对这一问题，研究团队以果蝇成蛹后肠道上皮细胞中由发育程序驱动的线粒体自噬为研究体系，提出内质网可与线粒体自噬前体膜建立直接膜连续结构的机制模型。为了在接近天然状态下观察厚组织中的细胞超微结构，研究团队结合Waffle高压冷冻制样、冷冻荧光定位、SOLIST连续提取切片、Cryo-FIB减薄以及Cryo-ET等多项前沿技术，实现了果蝇发育期肠道线粒体自噬过程的原位三维成像。

Cryo-ET分析显示，在部分处于扩张中后期的线粒体自噬前体膜中，研究人员观察到面积约600–800平方纳米的小型膜开口。这些开口通过狭窄膜颈直接连接至内质网膜网络，形成真正意义上的膜连续结构，而非传统认为的膜接触（图1）。这一发现首次提供了内质网与自噬前体膜直接相连的原位结构证据。

图1 Cryo-ET揭示扩张中的线粒体自噬前体膜与内质网网络形成直接膜连续结构

为扩大采样范围并进一步分析该结构与膜扩张之间的关系，研究团队采用室温聚焦离子束扫描电子显微镜（RT-FIB-SEM）进行了大体积三维成像。在对照样本中，49个线粒体自噬前体膜中有5个呈现与内质网直接连续的结构。为进一步验证该结构与膜扩张之间的关系，研究团队分析了线粒体自噬关键调控蛋白VPS13D的UBA结构域缺失突变体。在突变体中，大量扩张停滞的自噬前体膜持续与内质网保持连续连接（图2），说明这种膜连续结构受到动态调控，并与自噬前体膜扩张密切相关。

图2 Vps13D^ΔUBA果蝇中大量线粒体自噬前体膜与内质网保持膜连续结构

该研究首次在天然细胞环境中获得了ER与自噬前体膜直接膜连续的三维结构证据，提出ER可通过建立膜连续结构直接向自噬前体膜提供膜材料的新机制（图3）。这一发现丰富了人们对自噬膜来源的认识，为解析自噬体形成机制提供了新的研究框架。该机制是否适用于其他类型或其他体系的自噬，以及其如何与膜接触位点的脂质转运相互协调，仍有待进一步研究。

图3 发育过程中果蝇肠道线粒体自噬体形成机制模型

南方科技大学生命科学学院硕士生黄宇飞、博士生郑天宇为论文共同第一作者，博士生孙晓峰为论文作者。蔡舒君和王若希为论文共同通讯作者，南方科技大学为论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、广东省科学技术厅、深圳市科创委、深圳医学科学研究院和南方科技大学的资金支持。

论文链接：https://doi.org/10.1080/15548627.2026.2657543

供稿：生命科学学院

通讯员：李沐涵

主图：丘妍

编辑：曾昱雯