《Autophagy Reports》：Microautophagy: current understanding of its molecular mechanisms and functions
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这篇综述系统梳理了微小自噬（MI-autophagy）领域的最新进展，为理解这一复杂的细胞“自我消化”途径提供了全面框架。文章详述了发生在不同细胞器（如液泡、溶酶体、内体）的各种MI-autophagy通路（如v-MI、l-MI、e-MI），揭示了其依赖ATG蛋白、ESCRT复合体等关键分子的多样性与复杂性，并阐述了其在细胞质量控制和稳态维持中的核心功能。
细胞内部有一个复杂而精密的“垃圾处理”系统，用于清除损坏的蛋白质、老化的细胞器乃至入侵的病原体。除了我们熟知的巨自噬（Macroautophagy）和分子伴侣介导的自噬（CMA），还有一类更为“直接”的清理途径——微小自噬（MI-autophagy）。与巨自噬需要形成独立的双层膜自噬体不同，微小自噬的核心特征在于，具有降解功能的细胞器（如溶酶体、液泡或晚期内体）的膜通过内陷（invagination）或突出（protrusion）的方式，直接将“垃圾”（降解底物）包裹进其腔室内，完成“就地”消化。由于其发生位置、调控机制和分子机器的多样性，微小自噬的分子基础长期未被充分理解。本综述旨在系统梳理这一领域的前沿认知。
微小自噬通路在酵母和植物中
液泡微小自噬-过氧化物酶体自噬 (v-MI-pexophagy)
在甲基营养型酵母Komagataella phaffii中，过氧化物酶体的降解既可通过巨自噬，也可通过微小自噬完成。v-MI-pexophagy的过程涉及液泡膜的延伸和分裂，属于I型微小自噬。研究发现，核心Atg蛋白（如Atg8和Atg18）对于此过程至关重要，它们定位在被称为MIPA的吞噬样结构上，也存在于液泡膜上，共同调节膜形态。Atg18在液泡膜上的定位受其磷酸化调控，而Atg24和Vac8等蛋白也参与液泡膜的突起和融合过程。这揭示了Atg蛋白在液泡微小自噬中的双重定位与功能。
液泡微小自噬-脂滴自噬 (v-MI-lipophagy)
在酿酒酵母中，脂滴（LDs）的清除主要依赖v-MI-lipophagy（II型）。此过程可由多种刺激诱发，如氮剥夺、葡萄糖饥饿、进入稳定期、二次碳源转换、脂质失衡和ER应激。有趣的是，其分子机制似乎存在多种形式。例如，由二次碳源转换和ER应激诱导的v-MI-lipophagy依赖于ESCRT系统而非Atg蛋白。相反，由营养饥饿或进入稳定期诱导的v-MI-lipophagy则涉及核心Atg蛋白，但这些Atg蛋白可能并非用于形成新的膜结构，而是参与在液泡膜上形成特定的微区，以介导脂滴的直接吞噬。这表明可能存在多种并行的机制来调控细胞脂质稳态。
液泡微小自噬-细胞核自噬 (v-MI-nucleophagy)
在酿酒酵母中，部分细胞核成分（特别是核仁蛋白）可通过v-MI-nucleophagy（I型）在核-液泡连接处（NVJ）被降解。此过程依赖于核心Atg机器，可能涉及类似MIPA的结构来密封液泡边缘。此外，雷帕霉素处理诱导的v-MI-nucleophagy也需要ESCRT系统的参与。在营养饥饿时，核仁发生重塑，核糖体DNA凝集并与核仁蛋白分离，使得非必需的核仁蛋白被特异地靶向至NVJ进行降解，而必需的染色体DNA得以保留。这体现了液泡通过NVJ调控核内区室重塑的能力。
液泡微小自噬-内质网自噬 (v-MI-ERphagy)
在酵母中，当内质网（ER）膜蛋白高水平表达导致ER形成螺旋状延伸时，液泡膜会内陷以捕获这些ER结构，这一v-MI-ERphagy过程依赖于ESCRT I-III机制和Nem1-Spo7磷酸酶复合物。
液泡微小自噬-叶绿体自噬 (v-MI-chlorophagy)
植物面临高光或UVB辐射时，叶绿体会受损。拟南芥中存在至少两条v-MI-chlorophagy（II型）通路来清除受损叶绿体。一条是ATG依赖的经典途径，受损叶绿体与部分GFP-ATG8标记的“外衣”结合，随后被液泡膜吞噬，此过程需要ATG5、ATG7等核心自噬蛋白。另一条是ATG非依赖的途径，由自噬货物受体NBR1介导。NBR1能够识别受损叶绿体内被泛素化的蛋白，并直接引导叶绿体被液泡吞噬。这两条通路在光损伤条件下被共同激活，为维持光合作用提供了稳健的冗余机制。
液泡微小自噬-液泡自噬 (v-MI-vacuolophagy)
微小自噬也可用于液泡膜蛋白自身的周转，即v-MI-vacuolophagy。在酵母中，根据诱导条件不同，其选择性各异。例如，赖氨酸剥夺选择性降解氨基酸转运蛋白Ypq1；而进入稳定期时，大部分液泡膜跨膜蛋白（如Pho8、Vph1）都会通过此途径被广泛降解。泛素化在此过程中起关键作用，并由不同的E3连接酶执行。所有这些例子都是ESCRT依赖的II型过程。值得注意的是，在稳定期诱导的v-MI-vacuolophagy中，Atg8（不依赖于其脂化）通过与跨膜蛋白Hfl1的相互作用被招募到液泡膜，负责调节腔内囊泡的大小，这是Atg8在微小自噬中的一个特异性功能。上游信号方面，营养耗竭导致的TORC1失活是关键事件，它会上调泛素化并解除对ESCRT-0组分Vps27的抑制性磷酸化。植物细胞在能量缺乏或高铵条件下，也观察到液泡膜内陷的v-MI-vacuolophagy，但其对核心ATG蛋白的依赖性尚不明确。
溶酶体微小自噬通路 (哺乳动物和秀丽隐杆线虫)
溶酶体微小自噬-线粒体自噬 (l-MI-mitophagy)
在巨自噬功能失调或线粒体遭受轻度损伤（如氧化应激）时，MI-mitophagy可确保线粒体来源囊泡（MDVs）的溶酶体清除。例如，巨噬细胞中，溶酶体通过一种II型机制吞噬包括线粒体在内的多种细胞器，此过程不依赖于ATG和ESCRT机器，但需要RAB32/38 GTP酶、PtdIns(3,5)P2、泛素化和SQSTM1/p62。这对于巨噬细胞向M1极化（其特征是通过线粒体周转将代谢重编程为糖酵解）至关重要。
溶酶体微小自噬-循环内体自噬 (l-MI-REphagy)
在先天免疫应答中，胞质双链DNA被cGAS识别并合成cGAMP，进而激活内质网膜蛋白STING1。活化的STING1从内质网转运至高尔基体、循环内体（REs），最终到达溶酶体被降解。超分辨率显微成像显示，具有循环内体起源的STING1阳性囊泡被直接封装进LAMP1阳性的区室中。此过程依赖于ESCRT系统（如TSG101、VPS4）和STING1在K288位点的K63连接泛素化，但不依赖于ATG基因。这种l-MI-REphagy对于防止先天免疫信号过度激活至关重要。与神经退行性疾病相关的ESCRT组分（如UBAP1）突变会破坏此过程，可能导致持续的炎症反应。
溶酶体微小自噬-溶酶体自噬 (l-MI-lysophagy)
术语MI-lysophagy指通过微小自噬选择性周转溶酶体膜。在哺乳动物细胞中，葡萄糖饥饿或溶酶体损伤可诱导溶酶体膜周转。有趣的是，溶酶体膜上脂化的MAP1LC3/LC3蛋白的非经典功能，可促进溶酶体内腔内囊泡（ILVs）的形成，这对调节溶酶体大小和功能至关重要。另一方面，某些溶酶体膜蛋白（如RNF152、LAPTM4A）在稳态下以ESCRT依赖但LC3脂化不依赖的方式被内化降解。近期研究发现，l-MI-lysophagy和ESCRT依赖的溶酶体损伤修复机制存在重叠。GABARAP亚家族蛋白的脂化对于通过PDCD6IP/ALIX将ESCRT复合体募集到受损溶酶体上至关重要，而激酶STK38则通过招募VPS4来终止该过程。破坏这一平衡会加速细胞衰老，表明l-MI-lysophagy在维持溶酶体稳态、抵抗衰老方面的重要性。
内体微小自噬 (e-MI)
哺乳动物e-MI的类型
根据底物靶向机制和诱导条件，哺乳动物e-MI可分为多种类型：
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HSC70依赖的e-MI：这是最早发现的类型，具有组成性活性。分子伴侣HSPA8/HSC70通过识别底物蛋白中的KFERQ样基序，将其靶向至晚期内体/多泡体（LEs/MVBs）膜。HSC70与膜上磷脂酰丝氨酸（PS）结合，进而通过ESCRT系统（TSG101、VPS4、PDCD6IP/ALIX）将底物包裹进腔内囊泡。另一个分子伴侣BAG6也参与其中，它与底物和TSG101结合，决定底物装载。外泌体复合物成分可抑制此过程。值得注意的是，饥饿会抑制HSC70依赖的e-MI，而衰老和某些病理状态（如tau蛋白病）会导致其功能失调，使LEs/MVBs从降解性细胞器转变为分泌性细胞器，释放未降解的货物。
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饥饿诱导的e-MI：与HSC70依赖的e-MI相反，此通路由饥饿（如氨基酸剥夺）强烈诱导。它能快速降解一组选择性自噬受体（SARs），如SQSTM1/p62、NBR1等。该过程依赖于VPS4A和部分ESCRT-III成分（如CHMP4B），但不依赖于ESCRT-0、I、II或HSC70。部分底物（如SQSTM1/p62）的降解需要功能性ATG7、ATG5和脂化ATG8蛋白。其生理意义可能是防止选择性巨自噬在营养匮乏时过度激活，将细胞资源转向批量巨自噬。
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TOLLIP依赖的e-MI：选择性自噬受体TOLLIP可通过其泛素结合域，将特定货物蛋白（如HGS/HRS、SCAMP3）靶向至LEs/MVBs进行降解。此过程不依赖于巨自噬，但需要ESCRT组分（如CHMP4B）。
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e-MI-聚集体自噬：有证据表明，蛋白质聚集体也可能通过e-MI被降解。例如，与额颞叶痴呆相关的突变型tau蛋白（P301L）形成的聚集体，可在EEA1阳性的早期内体中被ESCRT系统降解，此过程不依赖于ATG蛋白，但需要货物泛素化和ESCRT-I组分TSG101（作为SAR）。帕金森病相关蛋白α-突触核蛋白（A53T突变体）的聚集也受ESCRT系统影响。
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e-MI-内质网自噬：在哺乳动物细胞中，内质网钙泵抑制剂环匹阿尼酸（CPA）处理会引起ER扩张，撤药后ER通过“Recov-ERphagy”恢复稳态。此过程涉及ER衍生囊泡被RAB7和LAMP1阳性的内溶酶体区室通过微小自噬方式吞噬。它依赖于ATG4B、ATG5、ATG7和ATG16L1等ATG蛋白，但不依赖于ULK1、ULK2、ATG13、ATG14以及STX17、VAMP8等自噬体融合相关的SNARE蛋白。这代表了一条由ER-centric信号触发的、ATG依赖的e-MI-ERphagy通路。
总结与展望
微小自噬是一个复杂多样的细胞降解途径家族，根据发生位置（液泡v-MI、溶酶体l-MI、内体e-MI）和膜动力学（I型突出/分裂 vs II型内陷）可进行系统分类。其分子机制各异，有的依赖经典的ATG蛋白，有的依赖ESCRT系统，有的两者都需要，还有的则独立于二者。这些通路在从酵母、植物到哺乳动物的真核细胞中广泛存在，在细胞器周转、蛋白质质量控制、代谢调节、免疫应答和抵抗衰老等多种生理过程中扮演关键角色。尽管近年来取得了显著进展，但许多微小自噬通路的详细机制、调控网络和生理病理意义仍有待深入探索。对其复杂性的进一步解析，不仅将深化我们对细胞自稳机制的理解，也可能为相关疾病的治疗提供新的思路。
