Autophagy：干细胞如何“不忘初心”？首都师范大学李周华团队发现V-ATP酶用自噬清除分化信号

干细胞

的自我更新和分化受到严格控制以维持组织稳态。干细胞维持的失败导致干细胞耗竭和早衰。然而，干细胞如何维持仍未被完全理解。

2026年7月30日，首都师范大学李周华独立通讯在

Autophagy

在线发表题为

“Inactivation of V-ATPase induces autophagy and ectopic Notch activation to promote intestinal stem cell differentiation in adult drosophila midgut”

的研究论文。该研究通过一项针对成年果蝇肠道干细胞（ISCs）维持和增殖的大规模RNAi筛选，作者鉴定了V-ATP酶的多个亚基，包括Vha68-2/ATP6V1A，其对于ISC增殖、分化和组织再生是必需的。Vha68-2的失活导致自噬体和溶酶体中质膜（PM）来源结构的积累，该过程通过Atg16和Rab5介导。

此外，Vha68-2缺陷的ISCs由于异位Notch激活而发生直接分化。机制上，Vha68-2促进Notch受体内化及其随后在自噬溶酶体中的降解以淬灭异位Notch激活，从而维持ISC命运。在Vha68-2缺陷时，缺乏胞外结构域的截短Notch产物在自噬溶酶体中积累。自噬溶酶体中积累的Notch产物仍需要进一步切割以驱动ISC分化。Vha68-2在巨自噬/自噬和ISC维持中的功能是进化保守的。作者的结果为生理条件下自噬如何参与干细胞维持的潜在机制提供了新见解。

成体组织依赖驻留干细胞来补充受损细胞，从而确保组织稳态和再生。干细胞增殖与分化之间的平衡必须受到严格控制，这种平衡的破坏导致过度增殖或过早分化，最终导致各种疾病，包括癌症和

衰老

。因此，鉴定介导干细胞维持和分化的机制对于理解稳态控制至关重要，并将为人类疾病提供潜在治疗。

果蝇中肠为研究干细胞生物学和肿瘤发生提供了理想系统。哺乳动物和果蝇肠道在细胞组成、发育和调控机制上具有相似性，且果蝇中肠的遗传操作更为便捷。果蝇肠道干细胞（ISCs）定位于成体中肠上皮的基底膜。ISCs常进行不对称分裂以自我更新并产生分化子细胞，称为成肠细胞（EBs）或肠内分泌祖细胞（EEPs），它们分别进一步分化为吸收性肠细胞（ECs）和分泌性肠内分泌细胞。ISC自我更新与分化之间的决定由Notch信号控制。进化保守的Notch信号通路在控制动物发育过程中的细胞增殖、特化和分化中发挥重要作用。

在信号发送细胞质膜（PM）上的配体结合后，信号接收细胞中的Notch受体经历两次连续的蛋白水解切割（S2和S3切割），产生Notch胞外截短体（NEXT，S2切割产物）并最终从PM释放Notch胞内结构域（NICD，S3切割产物）以调控细胞核中下游基因的表达。ISC中Notch信号的缺失导致ISC增殖增加和后代分化缺陷，产生ISC或EE肿瘤，而Notch信号的组成性激活迫使ISC直接分化为ECs，导致ISC丢失。Notch信号仅在EBs中被激活，但在正常情况下尽管Notch受体在ISCs中高表达，Notch信号在ISCs中被完全禁止。然而，自噬是否与ISCs中Notch激活相关联以在生理条件下维持ISC命运仍然难以捉摸。

图1.Vha68-2的缺失导致大量自噬结构的积累（摘自

Autophagy

）

巨自噬（为简便计，本文中简称自噬）是一种保守的分解代谢细胞过程，将细胞内容物（如蛋白聚集体和细胞器）隔离到双层膜自噬体中，后者与溶酶体融合以进行货物降解。基础自噬水平在生理条件下维持细胞稳态，而自噬在响应多种刺激/应激条件（如

营养

剥夺）时被急性上调。自噬参与多种生物学过程，包括肠道干细胞调控。自噬缺陷或失调常导致多种疾病，包括癌症和神经退行性疾病。自噬体形成的核心步骤包括吞噬泡（PG）的起始和成核，以及随后的膜扩展和闭合形成自噬体。在酵母中鉴定的一组ATG（自噬相关）基因作用于自噬体形成的不同步骤。在自噬领域，几个关键问题尚未被完全回答，其中之一是自噬体膜的来源（及其调控）。据报道，源自内质网（ER）、线粒体、ER-线粒体接触位点（EMCS）、高尔基体、ER出口位点（ERES）、内吞体和PM的膜来源参与自噬体生物发生。据报道CLTC（网格蛋白重链）与ATG16L1（自噬相关16样1）协同介导PM对自噬体前体的贡献，并且据报道该过程依赖于可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体（SNARE）蛋白VAMP7（囊泡相关膜蛋白7）及其伙伴SNAREs。然而，自噬体中PM来源结构的生物学和/或生理学后果尚不清楚。

V-ATP酶由胞质催化V1部分和膜结合V0质子孔部分组成。V-ATP酶在建立和维持溶酶体和内吞区室所需的酸性环境以及自噬递送的货物降解中发挥关键作用，但自噬体-溶酶体融合不需要它。除了作为质子泵发挥作用外，V-ATP酶亚基已被证明对蛋白质分选、信号转导和膜融合是不可或缺的。甚至报道了相同的V-ATP酶亚基在不同细胞和/或细胞器中功能差异。然而，V-ATP酶是否以及如何在ISC分化的调控中发挥作用仍未被探索。

在本研究中，作者研究了进化保守的V-ATP酶在肠道干细胞增殖和分化中的作用。作者发现Vha68-2对ISC增殖、分化和组织再生至关重要。作者的研究揭示，损害V-ATP酶导致通过Atg16和Rab5在自噬体/自噬溶酶体中积累PM来源的结构。重要的是，作者证明V-ATP酶的失活导致Notch受体在自噬溶酶体中的积累和激活，以直接驱动ISC分化。

参考消息：https://doi.org/10.1080/15548627.2026.2711597