成骨细胞中LC3与GABARAP非依赖性自噬通路介导错误折叠前胶原降解的机制研究

为解决I型前胶原(PC1)错误折叠导致骨基质合成异常的机制问题，研究人员通过构建Atg5条件性敲除小鼠模型，发现LC3/GABARAP脂化缺失时，错误折叠的G610C突变型与野生型PC1仍能通过内质网出口位点(ERES)微自噬途径高效降解，揭示了骨细胞中独立于经典自噬的全新质量控制机制。

　　

骨骼合成过程中，超过10%的I型前胶原（procollagen type I, PC1）——由COL1A1和COL1A2链组成的异源三聚体——会发生错误折叠，本应从成骨细胞内质网(ER)转运至溶酶体降解。有趣的是，特异性敲除成骨细胞巨自噬关键基因的小鼠仅表现出轻微骨表型。为破解这一矛盾，研究团队构建了Atg5低表达和条件性敲除(cKO)小鼠模型，对比分析了Col1a2^G610C/+突变体与野生型Col1a2^+/+成骨细胞的体内外表现。

COL1A2/proα2(I)链三螺旋区的甘氨酸610至半胱氨酸突变(G610C)会加剧PC1错误折叠，导致其在内质网堆积、引发细胞应激和成骨细胞功能障碍。理论上，阻断自噬途径应显著恶化突变型PC1的病理积累。然而实验显示，atg5 cKO对Col1a2^G610C/+小鼠的成骨功能及骨形成影响微弱。更令人惊讶的是，原代培养的cKO成骨细胞中，尽管LC3和GABARAP脂化过程受阻导致自噬体无法形成，错误折叠的G610C与野生型PC1的自噬流却未受明显影响。

活细胞成像技术捕捉到关键突破：在atg5 cKO成骨细胞中，PC1可不依赖LC3蛋白，通过内质网出口位点(ER exit sites, ERES)的微自噬途径高效转运至溶酶体。这项发现颠覆了经典自噬理论，证实ERES微自噬是成骨细胞清除错误折叠前胶原的主导途径，为骨基质代谢疾病治疗提供了全新靶点。