基础研究|广东发现多能性获得中细胞器重塑的亚细胞水平事件

该研究以Yamanaka三因子介导的体细胞重编程为研究模型，在亚细胞水平发现了多能性获得中内涵体、自噬体、线粒体等细胞内膜系统膜转运，进行细胞器组分重塑和功能变化的规律。

“相濡以沫”，出自《庄子•大宗师》，指泉水干了，鱼之间吐沫互相润湿。细胞由具有丰富膜结构的细胞器构成，而多能干细胞在命运转变中细胞器之间如何相濡以“膜”，一直不清楚。细胞器是分布在细胞质内具有特定形态和功能的微结构，如线粒体、内涵体、自噬体、溶酶体等，它们相互协调，在细胞的代谢变化、信号转导、核质作用中发挥重要作用。体细胞作为特化细胞，需要特化的细胞器来发挥其功能，例如，体细胞大量的能量需求通过有氧呼吸进行，需要数量丰富，内嵴成熟的线粒体；相反，多能干细胞以细胞质的糖酵解为主，线粒体数目稀少，内嵴不成熟。至今，干细胞命运转变中细胞内膜系统的重塑，是一个尚不清楚的基本科学问题。

体细胞重编程技术不仅极大地推动了再生医学的发展，同时也为细胞命运决定的机理研究提供了一个理想的体外模型。刘兴国研究组以Yamanaka三因子“SKO（Sox2, Klf4, Oct4）”诱导的体细胞重编程模型，发现线粒体外膜受体BNIP3L在重编程的早期（第5-7天）发生瞬时的高表达，这一受体使线粒体被自噬体识别，吞噬，然后与溶酶体融合降解。这一过程不要依赖于线粒体电势的降低，暨单个线粒体被降解的命运抉择不依赖其功能良好或丧失，而依赖于外膜受体BNIP3L。进一步的研究表明，内涵体相关蛋白RAB5参与到了SKO重编程中线粒体发生自噬的膜结构mitophagosome的形成。