7月19日，國際著名學(xué)術(shù)雜志《自噬》（Autophagy）在線發(fā)表了中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國研究組的最新研究成果“BNIP3L-dependent Mitophagy Accounts for Mitochondrial Clearance during Three Factors Induced Somatic Cell Reprogramming”。該研究以Yamanaka三因子介導(dǎo)的體細胞重編程為研究模型，在亞細胞水平發(fā)現(xiàn)了多能性獲得中內(nèi)涵體、自噬體、線粒體等細胞內(nèi)膜系統(tǒng)膜轉(zhuǎn)運，進行細胞器組分重塑和功能變化的規(guī)律。

　　“相濡以沫”，出自《莊子?大宗師》，指泉水干了，魚之間吐沫互相潤濕。細胞由具有豐富膜結(jié)構(gòu)的細胞器構(gòu)成，而多能干細胞在命運轉(zhuǎn)變中細胞器之間如何相濡以“膜”，一直不清楚。細胞器是分布在細胞質(zhì)內(nèi)具有特定形態(tài)和功能的微結(jié)構(gòu)，如線粒體、內(nèi)涵體、自噬體、溶酶體等，它們相互協(xié)調(diào)，在細胞的代謝變化、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、核質(zhì)作用中發(fā)揮重要作用。體細胞作為特化細胞，需要特化的細胞器來發(fā)揮其功能，例如，體細胞大量的能量需求通過有氧呼吸進行，需要數(shù)量豐富，內(nèi)嵴成熟的線粒體；相反，多能干細胞以細胞質(zhì)的糖酵解為主，線粒體數(shù)目稀少，內(nèi)嵴不成熟。至今，干細胞命運轉(zhuǎn)變中細胞內(nèi)膜系統(tǒng)的重塑，是一個尚不清楚的基本科學(xué)問題。

　　體細胞重編程技術(shù)不僅極大推動了再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，同時也為細胞命運決定的機理研究提供了一個理想的體外模型。劉興國研究組以Yamanaka三因子“SKO（Sox2, Klf4, Oct4）”誘導(dǎo)的體細胞重編程模型，發(fā)現(xiàn)線粒體外膜受體BNIP3L在重編程的早期（第5-7天）發(fā)生瞬時的高表達，這一受體使線粒體被自噬體識別，吞噬，然后與溶酶體融合降解。這一過程不要依賴于線粒體電勢的降低，暨單個線粒體被降解的命運抉擇不依賴其功能良好或喪失，而依賴于外膜受體BNIP3L。進一步的研究表明，內(nèi)涵體相關(guān)蛋白RAB5參與到了SKO重編程中線粒體發(fā)生自噬的膜結(jié)構(gòu)mitophagosome的形成。

　　該研究展示了干細胞命運轉(zhuǎn)換中內(nèi)涵體、自噬體、線粒體、溶酶體等多細胞器的高度動態(tài)和相互作用，及在蛋白機器的精確調(diào)控下的時空重塑規(guī)律，并揭示了其相應(yīng)的功能變化機制。

　　該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院、廣東省、廣州市項目的支持。

SKO重編程中的細胞器重塑