自噬通过调控Notch蛋白水平响应营养状态控制果蝇血细胞分化

本研究揭示了自噬(autophagy)在果蝇幼虫血细胞分化中的关键调控作用。研究人员发现，在营养充足条件下，TOR信号通路抑制自噬体形成，导致Notch蛋白在晚期内体/多泡体(MVB)积累并过度激活，从而促进晶细胞(crystal cell)分化。该研究阐明了自噬与内吞途径的交互作用调控Notch降解的分子机制，为理解营养状态如何通过TOR-自噬-Notch轴调控免疫细胞分化提供了新见解。

　　

在果蝇幼虫的造血过程中，淋巴腺中的血细胞祖细胞可分化为两类主要细胞：占95%的浆细胞(plasmatocyte，类似哺乳动物巨噬细胞)和5%的晶细胞(crystal cell，类似哺乳动物巨核细胞)。晶细胞分化高度依赖Notch信号通路激活，但营养状态如何影响这一分化过程的机制尚不清楚。

来自阿根廷的研究团队在《Nature Communications》发表研究，通过遗传学、细胞生物学和成像技术相结合的方法，揭示了自噬通过调控Notch蛋白降解来响应营养状态、控制血细胞分化的分子机制。研究发现淋巴腺髓质区的血细胞祖细胞具有高水平的基础自噬活性。当抑制自噬关键基因(如Atg1、Atg17、Vps34等)时，Notch蛋白在Rab7阳性的晚期内体/多泡体中异常积累，导致晶细胞分化显著增加。

研究采用的主要技术包括：1) 组织特异性RNAi敲降结合Gal4/UAS系统；2) 高分辨率共聚焦显微镜(AiryScan)观察蛋白定位；3) 邻近连接实验(PLA)验证蛋白互作；4) 营养调控实验分析饮食影响；5) 多种转基因报告系统监测自噬活性和Notch信号。

高水平的基底自噬是正常造血所必需的
淋巴腺髓质区血细胞祖细胞表现出显著高于其他组织的自噬活性。通过Atg1^3D突变体、3xmCherry-Atg8a报告系统和Lysotracker染色证实，自噬抑制导致晶细胞数量显著增加，但不影响祖细胞或浆细胞数量。

自噬限制Notch通路激活和晶细胞分化
遗传互作实验显示，Notch或Suppressor of Hairless(Su(H))杂合突变可逆转自噬抑制导致的晶细胞增多。免疫荧光和E(spl)mβ-HLH-GFP报告基因证实，自噬抑制会升高Notch蛋白水平和转录活性，而不影响其mRNA表达。

内吞与自噬途径的交互作用调控Notch和晶细胞分化
研究发现内吞途径在Notch调控中起双重作用：内吞和内涵体成熟促进Notch激活，而ESCRT复合物介导的多泡体形成和溶酶体降解则促进Notch降解。自噬通过形成含Notch的两性体(amphisome)促进其溶酶体降解。抑制V-ATP酶亚基Vha44或SNARE蛋白(Vamp7/Syx17)会阻碍自噬体-溶酶体融合，导致Notch积累和晶细胞分化增加。

营养可用性通过TOR通路调控自噬从而控制晶细胞分化
高酵母培养基(4%)通过氨基酸转运蛋白Slimfast(Slif)抑制自噬，增加Notch水平和晶细胞数量。遗传激活TOR通路(过表达Akt/Rheb或敲降Tsc1)可模拟这一效应，而TOR突变则逆转营养过剩导致的晶细胞增多。

该研究首次阐明了营养状态-TOR-自噬-Notch轴调控血细胞分化的完整机制：在营养充足时，TOR激活抑制自噬体形成，减少Notch-containing两性体的生成，使Notch更多保留在内体膜上被激活，从而促进晶细胞分化。这一发现不仅深化了对无脊椎动物造血调控的认识，也为理解哺乳动物造血系统中代谢与细胞命运决定的关联提供了新视角。研究揭示的自噬-内吞途径交互作用机制可能普遍存在于其他依赖Notch信号的发育过程中。