《Communications Biology》：Rapid activation of p62 body-mediated autophagy in human cells under hyperosmotic stress
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本研究揭示了细胞在高渗应激下通过p62小体介导的自噬快速降解机制。研究人员发现p62小体在1分钟内即可形成，优先招募K63连接的多聚泛素链及自噬受体NBR1/TAX1BP1，并通过液-液相分离特性促进自噬体形成。该机制在模拟角膜上皮的类器官中得到验证，为理解上皮组织应对渗透压波动的分子通路提供了新视角。
当细胞遭遇高渗环境时，会面临水分流失、分子拥挤和错误折叠蛋白累积的三重威胁。这种渗透压失衡不仅是肾小管和消化黏膜等上皮组织的日常挑战，更是糖尿病高渗状态等病理过程的核心环节。尽管已知自噬受体p62（SQSTM1）在高渗应激下会被降解，但这一过程是否通过其形成的生物分子凝聚体——p62小体来完成，始终是未解之谜。
近日，日本福岛医科大学的田村直树（Naoki Tamura）和 Waguri Satoshi 团队在《Communications Biology》发表的研究，通过多学科技术手段揭开了p62小体作为“快速反应部队”的神秘面纱。研究发现，在人类细胞中，高渗应激可在1分钟内诱导p62小体形成，其速度远超经典应激颗粒，并表现出液-液相分离的典型特征。这些p62小体不仅与自噬标记物LC3和WIPI-2共定位，更通过相关光电子显微镜（CLEM）技术被直接观察到被自噬隔离膜包裹的精细结构。
关键技术方法包括：免疫荧光显微技术定量分析p62小体与应激颗粒的动态形成；活细胞成像追踪p62小体的相分离行为；相关光电子显微镜（CLEM）解析超微结构；蛋白质印迹（Western blot）评估自噬受体降解；以及人类角膜上皮类器官模型验证生理相关性。实验主要使用T24人膀胱癌细胞、U2OS人骨肉瘤细胞及ARPE-19人视网膜色素上皮细胞系，类器官样本来源于商业化的LabCyte CORNEA模型。
p62小体与应激颗粒形成差异
通过比较p62与应激颗粒标记物G3BP1（G3BP应激颗粒组装因子1），研究发现0.1M蔗糖即可诱导p62小体形成，而应激颗粒需0.2M以上浓度才会出现。时间进程实验显示，p62小体在1分钟内快速组装，而应激颗粒需5-10分钟才明显可见。这种形成速度和应激阈值的差异表明二者是高渗应激下独立的生物分子凝聚体。
p62小体的液-液相分离特性
活细胞成像显示p62小体可发生融合事件，且去除应激后5分钟内可逆消失。突变体实验证实p62的PB1结构域（K7A/D69A突变）和UBA结构域（F406A突变）对其形成至关重要，这些多价相互作用特性符合液-液相分离（LLPS）的物理化学本质。
p62小体的自噬降解特异性
免疫共定位分析显示70-80%的p62小体与LC3共定位，且与自噬膜标记物WIPI-2的关联显著多于应激颗粒。蛋白质印迹实验表明p62、NBR1和TAX1BP1在高渗应激下通过溶酶体途径降解，而应激颗粒组分保持稳定。Bafilomycin A1（BafA1）处理可阻断这种降解，进一步证实了自噬途径的参与。
超微结构特征差异
CLEM技术揭示了p62小体呈致密球状结构，常被自噬隔离膜部分或完全包裹；而应激颗粒则呈现不规则形状和纤维颗粒状结构。这种形态差异可能解释了为何p62小体更易被自噬机制识别和降解。
p62小体的分子组成特征
研究发现NBR1和TAX1BP1与p62共同形成凝聚体，而NDP52和OPTN（optineurin）则未被招募。泛素链类型分析显示p62小体主要富含K63连接的多聚泛素链，与富含K48链的蛋白酶体核焦点形成鲜明对比。这种特异性组成提示p62小体主要负责清除K63泛素化的胞质蛋白。
类器官模型中的验证
在模拟人体角膜上皮的类器官中，0.2M蔗糖即可诱导p62小体形成，且与WIPI-2共定位。电子显微镜观察到典型的自噬体结构，证实该机制在多层上皮组织中同样适用。
本研究首次系统阐明了高渗应激下p62小体作为快速自噬降解平台的作用机制。与氧化应激中p62小体缓慢形成（约1小时）不同，高渗应激可在分钟级时间内启动该通路，体现了细胞应对渗透压剧变的适应性策略。p62小体与应激颗粒在形成动力学、分子组成和命运归宿上的差异，反映了生物分子凝聚体在应激响应中的功能特异性。该机制在肾髓质（600-1700 mOsm/kg）和口腔（300-2000 mOsm/kg）等生理高渗环境中的存在，为理解上皮组织稳态维持提供了新视角。然而，鉴于体内细胞具备容积调节机制，p62小体形成在真实病理条件下的贡献仍需进一步探索。研究建立的分钟级时间分辨率分析体系，为动态研究相分离现象提供了技术范本。
