線粒體在細胞中至關重要，不僅參與能量生產，還在免疫反應和細胞死亡調節等過程中發揮作用。維持線粒體網絡的健康對細胞穩態意義重大，線粒體自噬便是清除功能異常線粒體的關鍵質量控制途徑。當線粒體自噬失調時，會引發多種人類疾病，像癌癥、代謝疾病以及帕金森病、阿爾茨海默病等神經退行性疾病。本文將探討線粒體自噬起始階段自噬體形成機制的最新研究進展。

經典自噬過程中，自噬體形成一般分為起始、成核、擴張和完成 / 閉合四個步驟。以往認為，在選擇性自噬中，自噬受體（位于貨物膜上）或銜接蛋白（通常通過泛素結合招募到貨物上）負責將預先形成的自噬體膜前體（吞噬泡）招募到目標貨物上，促進貨物的隔離過程，貨物的選擇性由自噬受體 / 銜接蛋白與自噬體膜上的 ATG8 家族蛋白（GABARAPs 和 LC3s）通過 LIR（LC3 相互作用區域）或 GIM（GABARAP 相互作用基序）相互作用來介導。

然而，近期研究發現，在 PINK1/Parkin 線粒體自噬過程中，ATG8s 對于受損線粒體的隔離并非必需，這表明自噬受體或銜接蛋白中的 LIR/GIMs 對于賦予選擇性并非關鍵。實際上，ATG8s 在自噬體擴張階段以 LIR 依賴的方式招募泛素結合自噬銜接蛋白（如 NDP52 和 Optineurin，OPTN），以放大線粒體自噬信號。

關于 PINK1/Parkin 線粒體自噬中自噬體生物發生的起始，有研究顯示，主要的泛素結合自噬銜接蛋白缺失會阻止自噬起始激酶 ULK1（Unc-51 樣自噬激活激酶 1）復合物的招募，這意味著自噬銜接蛋白的作用是招募 ULK1 復合物，在線粒體表面從頭觸發線粒體自噬起始，而非通過 LIR/GIM 介導的相互作用招募預先形成的吞噬泡。此后，多個研究組發現，自噬銜接蛋白 NDP52 和 p62 等能直接結合 ULK1 復合物的亞基 FIP200，將選定的貨物與自噬起始機制聯系起來，在有絲分裂吞噬、異源吞噬（NDP52）和聚集吞噬（p62）過程中誘導貨物表面自噬體的形成。不過，是否所有其他自噬受體 / 銜接蛋白都遵循這一機制，仍有待探索。

對自噬銜接蛋白 OPTN 在 PINK1/Parkin 線粒體自噬中觸發自噬體形成機制的研究發現，OPTN 并不采用與 NDP52 相同的 FIP200 結合機制。它不依賴通常對許多類型選擇性自噬至關重要的自噬起始激酶 ULK1/2，而是利用 TBK1（TANK 結合激酶 1）。TBK1 可直接招募并磷酸化 PI3K（磷脂酰肌醇 3 - 激酶）復合物，從而啟動自噬體形成，這揭示了除 FIP200 結合機制外的第二種線粒體自噬起始模式。此外，OPTN 還與 ATG9A 相互作用形成平臺，促進 TBK1 激活，且線粒體表面 OPTN 的液態凝聚物對自噬起始階段 ATG9A 小泡的招募和 TBK1 激活十分重要。TBK1 在早期線粒體自噬中的激活還受 TRIM5α 依賴的泛素化作用促進。

與 OPTN 不同，自噬銜接蛋白 NDP52 既可以利用 TBK1，也可以利用 ULK1/2 來啟動自噬體形成。它能通過與 FIP200 直接相互作用招募 ULK1/2 復合物，還能通過結合 TBK1 銜接蛋白 NAP1 和 SINTBAD 招募 TBK1 。這些發現表明，自噬體起始機制會因自噬受體 / 銜接蛋白的不同而多樣，線粒體自噬以及選擇性自噬的起始具有高度靈活性，可能存在組織特異性調節過程。例如，OPTN 在神經組織中高表達，而 NDP52 則不然。

膜結合型線粒體自噬受體也體現了線粒體自噬起始機制的可塑性。線粒體自噬受體 BNIP3 和 NIX 通過直接結合 WIPI 蛋白啟動線粒體自噬，WIPI 蛋白再通過 ATG13 招募 ULK1/2 復合物，這是第三種線粒體自噬起始機制。與 PINK1/Parkin 線粒體自噬不同，BNIP3/NIX 介導的線粒體自噬不利用 TBK1，僅依賴 ULK1/2 的激酶活性。其他選擇性自噬受體，如 FKBP8（線粒體自噬受體）和 TEX264（內質網自噬受體），在體外既能結合 FIP200，也能結合 WIPI 家族蛋白，這表明它們可能采用 FIP200 驅動或 WIPI 驅動的起始機制，但在細胞環境中這兩種機制是同時發生，還是其中一種作為正反饋回路促進自噬體形成，還需進一步研究�？傮w而言，這些發現表明，多種選擇性自噬（包括 BNIP3/NIX 和 FKBP8 介導的線粒體自噬，以及 TEX264 和 CCPG1 介導的內質網自噬）都會在貨物表面從頭生成自噬體，且結合 FIP200 并非觸發自噬起始的唯一方式，不同自噬受體各有其獨特機制。細胞擁有多種受體及不同機制的原因可能是為提高目標位點自噬體從頭構建的效率，不同受體招募不同起始因子，避免競爭相同因子，進而在不同細胞應激條件下增強線粒體自噬起始。

自噬體形成是一個復雜過程，需要眾多蛋白質協同作用。在選擇性自噬中，嚴格調控確保自噬體在正確時間、針對正確貨物發生生物合成至關重要。

在有絲分裂吞噬過程中，高效的自噬體形成能防止受損線粒體釋放細胞毒性因子，如細胞色素 c 或線粒體 DNA（mtDNA），避免引發細胞死亡或炎癥。近期研究發現多個因素可通過干擾起始過程調節線粒體自噬活性。TNIP1 通過與 TAX1BP1 和 FIP200 相互作用，干擾 FIP200 - TAX1BP1 的結合，從而抑制 PINK1/Parkin 線粒體自噬中自噬體的起始形成。TNIP1 的磷酸化（可能由 TBK1 催化）會增強其與 FIP200 的結合親和力，這表明 TNIP1 與自噬銜接蛋白競爭 FIP200 的結合位點。這種調節機制依賴于 TAX1BP1，因為 TNIP1 過表達僅在野生型細胞中抑制 PINK1/Parkin 線粒體自噬，在 TAX1BP1 基因敲除細胞中則無此效果。此外，TBK1 銜接蛋白 NAP1 和 SINTBAD 可通過與 OPTN 競爭 TBK1 結合，特異性抑制 OPTN 介導的線粒體自噬，但對 NDP52 介導的線粒體自噬卻有相反作用，它們能促進 NDP52 - FIP200 相互作用和 TBK1 招募。因此推測，NAP1/SINTBAD 通過設定 OPTN 的起始閾值來調節 OPTN 和 NDP52 介導的線粒體自噬，一旦閾值被突破，就轉而促進 NDP52 的活性，以此調節 TBK1 介導的線粒體自噬起始進程。鑒于 TNIP1 可結合 OPTN 且可能被 TBK1 磷酸化，研究 TNIP1 在 NAP1/SINTBAD 存在或缺失情況下對 OPTN 和 NDP52 介導的線粒體自噬起始的影響具有重要意義。

通過基因篩選方法，還發現了幾種非 Parkin 依賴的受體介導的線粒體自噬新調節因子。蛋白激酶 Cδ（PRKCD）在 DFP 處理過程中，通過促進 ULK1 復合物的招募，對高效的線粒體自噬至關重要。線粒體膜蛋白 TMEM11 通過直接相互作用在空間上限制線粒體外膜（OMM）上的 BNIP3 和 NIX。敲除 TMEM11 會導致在常氧和缺氧模擬條件下線粒體自噬顯著增加，這表明 TMEM11 可能調節 BNIP3/NIX 的激活。

線粒體 F - box 蛋白 FBXL4 與 SKP1 - CUL1 形成 E3 連接酶復合物（SCF^FBXL4），在穩態條件下持續將泛素連接到 BNIP3/NIX 上，使這些受體靶向蛋白酶體降解，從而維持線粒體表面 BNIP3/NIX 的低水平，防止過度的線粒體自噬。FBXL4 的致病突變會導致過度的線粒體自噬，引發與 mtDNA 耗竭和氧化磷酸化缺陷相關的嚴重腦病綜合征。這突出了嚴格調節線粒體自噬的重要性。

SCF^FBXL4介導的 BNIP3/NIX 降解還需要線粒體磷酸酶 PPTC7 的參與。PPTC7 通常定位于線粒體基質，它與 BNIP3/NIX 的相互作用使其被困在線粒體外膜，與 SCF^FBXL4共同促進 BNIP3/NIX 的降解，且該過程 reportedly 不需要其磷酸酶活性。敲除小鼠中的 FBXL4 或 PPTC7 會導致 BNIP3/NIX 積累、線粒體自噬過度活躍和圍產期致死，這證實了它們在體內促進 BNIP3/NIX 蛋白酶體降解和調節線粒體自噬的重要作用。不過，在有絲分裂吞噬過程中 PPTC7 和 SCF^FBXL4如何失活以上調 BNIP3/NIX 水平，以及 BNIP3/NIX 是否需要激活才能驅動有絲分裂吞噬，仍有待確定。但對基礎條件下 BNIP3/NIX 介導的有絲分裂吞噬限制機制的理解，為進一步研究受體介導的有絲分裂吞噬的調節和激活奠定了基礎。

在選擇性自噬過程中，自噬體生物合成可在目標貨物表面獨立于 ATG8 蛋白和自噬受體 / 銜接蛋白中的 LIR 基序觸發。不同自噬受體 / 銜接蛋白將目標貨物與自噬機制連接的具體機制各不相同，這突破了早期普遍認為的通過 FIP200 結合啟動自噬的單一模式，表明自噬體起始機制比之前想象的更加靈活。此外，除 ULK1/2 外，還存在第二種起始激酶 TBK1，這進一步增加了自噬體形成調控的復雜性。例如，在代謝應激時，AMPK 可通過直接促進 Parkin 活性并抑制 ULK1 活性，使細胞傾向于損傷誘導的線粒體自噬而非受體介導的線粒體自噬。由于 ULK1/2 活性對損傷誘導的線粒體自噬并非必需，這就解釋了為何細胞在 PINK1/Parkin 線粒體自噬中會利用 TBK1，以及為何存在多種線粒體自噬起始機制。若所有線粒體自噬途徑在機制上完全相同，就難以對不同的線粒體自噬途徑進行獨立調節。

目前尚不清楚每種受體 / 銜接蛋白的起始機制在不同細胞類型和組織中是否需要不同因素。但本文討論的最新發現強烈表明，這些調節需求可能與細胞類型特異性機制相關，使細胞能夠針對不同應激源高度選擇性地啟動線粒體自噬。此外，對自噬受體 / 銜接蛋白特異性途徑的深入研究，將為理解相關調控機制提供新視角，并為靶向治療與線粒體自噬失調相關的疾病提供潛在的治療機會。