2026年1月14日，我院作物疫霉功能基因研究與利用團隊在《Science Advances》上發(fā)表了題為“Reversible phase dynamics of PsAF5 regulate mitophagy to balance redox levels in Phytophthora sojae”的研究論文。我院博士研究生陳金珠和已畢業(yè)博士研究生李文浩為論文的共同第一作者，劉西莉教授和苗建強青年教授為共同通訊作者。該研究揭示了大豆疫霉PsAF5蛋白作為氧化還原信號的感受器，能夠靈敏地感知并通過自身“液-液相分離”響應細胞內氧化還原狀態(tài)的變化，調控線粒體自噬的開/閉，進而平衡細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)的分子機制。該項研究率先建立了還原條件下蛋白質相分離與線粒體自噬之間的內在關聯(lián)，為深入理解氧化還原依賴性相分離在細胞應激響應中的核心作用提供了重要的理論依據(jù)。

氧化還原穩(wěn)態(tài)對于維持生物體正常的細胞功能至關重要。前期研究已證實，大豆疫霉中含有ANK和FYVE結構域的蛋白PsAF5作為線粒體內膜自噬受體PsPHB2的配體，通過介導PsPHB2與PsATG8的互作，進而調控活性氧誘導的線粒體自噬（Li et al., 2024）。然而，PsAF5調控細胞內氧化還原動態(tài)平衡的分子機制仍未完全被闡明。

該研究通過蛋白互作檢測和熒光共定位觀察發(fā)現(xiàn)，活性氧處理能夠顯著增強PsAF5與PsATG8的互作與共定位進而增強大豆疫霉線粒體自噬水平。而在還原劑DTT處理條件下，PsAF5介導的大豆疫霉線粒體自噬水平顯著減弱，并且PsAF5在胞質中形成不具膜結構特征的點狀聚集體。FRAP及液滴融合試驗顯示，PsAF5可以發(fā)生液–液相分離（圖1）。進一步體外試驗證實，PsAF5的相分離過程具有良好的氧化還原可逆性，DTT處理能夠促進其相分離，而H?O?處理顯著抑制其相分離。

圖1  PsAF5在還原條件下形成凝聚體

質譜分析發(fā)現(xiàn)，PsAF5的FYVE結構域中含有7個半胱氨酸殘基，其中4個位點（C235/C251/C259/C281）的突變顯著增強PsAF5的相分離能力，并導致PsAF5與PsATG8的互作和與線粒體定位消失（圖2）。綜上，在還原條件下，PsAF5通過相分離形成細胞質凝聚物，減弱其介導的線粒體自噬；在氧化條件下，PsAF5與PsATG8的互作增強，進而促進線粒體自噬的發(fā)生（圖3）。PsAF5作為一個氧化還原敏感的傳感器，通過相分離調控線粒體自噬的開/閉，進而平衡細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)，使大豆疫霉能夠有效適應寄主細胞內氧化還原的波動，以維持其正常侵染和致病。

圖2  PsAF5的半胱氨酸突變后發(fā)生相分離從而減弱其介導的線粒體自噬

該研究從“感知胞內氧化還原波動—驅動液–液相分離形成凝聚物—調控線粒體自噬開/閉—維持細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)”全新視角，揭示了大豆疫霉PsAF5響應細胞內氧化還原狀態(tài)的變化，介導線粒體自噬調控、平衡細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)的分子機制。研究結果不僅拓展了學界對FYVE蛋白功能調控機制的新認識，更是率先建立了還原條件下蛋白質相分離與線粒體自噬之間的內在關聯(lián)，為深入理解和解析氧化還原依賴性相分離在細胞應激響應中的核心作用提供了新思路。

圖3  PsAF5作為氧化還原傳感器減輕還原性應激和調控線粒體自噬

我院彭欽副教授、代探副教授和博士生研究生朱宏偉均參與了該研究工作。該研究得到了國家自然科學基金項目的資助（32102262）。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz2785.

編輯：劉小鳳

審核：趙   磊