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作者与发表信息 本研究由来自北京生命科学研究所、清华大学多学科生物医学研究院及蔡司显微镜北京客户中心的多位研究人员合作完成。主要作者包括马柱辉、潘兆倩、蒋兆迪等，通讯作者为杜立林。该研究成果于2026年发表在《Nature Communications》期刊上。

研究背景 大自噬（macroautophagy，以下简称自噬）是维持细胞内稳态的关键过程，它通过将细胞质成分运输至溶酶体或液泡进行降解。自噬可分为非选择性和选择性两种，其中选择性自噬利用特定的自噬受体（autophagy receptors）实现对特定货物的精确降解。这些受体通常包含一个与Atg8/LC3家族蛋白相互作用的基序，即Atg8相互作用基序（Atg8-interacting motif, AIM）或LC3相互作用区域（LC3-interacting region, LIR）。

细胞核的选择性自噬被称为核自噬（nucleophagy）。在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，科学家已发现首个核自噬受体Atg39，它定位于核膜（nuclear envelope, NE），通过其AIM与Atg8结合，介导核组分的降解。值得注意的是，在酿酒酵母的核自噬过程中，染色质（chromatin）被特异性地排除在自噬体之外，但其背后的分子机制尚不明确。在裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）中，此前已知的可溶性自噬受体Epr1能在内质网应激时介导内质网自噬和核自噬，但在氮饥饿条件下，Epr1并非必需。因此，鉴定氮饥饿条件下裂殖酵母的核自噬受体，并揭示染色质如何被免于降解的机制，是本研究的核心目标。

研究流程与主要结果 本研究通过一系列逻辑严谨的实验，系统地鉴定并验证了裂殖酵母中的核自噬受体，并揭示了染色质在核自噬中的调控角色。

1. 鉴定氮饥饿诱导的核自噬货物与候选受体Npr1 研究伊始，团队首先确认在氮饥饿条件下，裂殖酵母会通过自噬降解特定的核组分。他们通过免疫印迹（immunoblotting）分析了五种定位在不同核亚区的荧光蛋白标记物。结果显示，在野生型细胞中，核质蛋白Pus1、内核膜（inner nuclear membrane, INM）蛋白Bqt4、核孔蛋白Nup82及核仁蛋白Ker1均被加工降解，产生游离的荧光蛋白片段；而在自噬缺陷的atg5Δ菌株中，该降解过程被阻断。关键的是，染色质标志物组蛋白H4在野生型细胞中未表现出任何降解迹象，这与此前在酿酒酵母中的发现一致，表明染色质在核自噬中被选择性地排除。

为了寻找介导此过程的受体，研究团队采用了基于TurboID的邻近标记技术（proximity labeling），在氮饥饿细胞中筛选Atg8的相互作用蛋白。质谱分析结果显示，一个功能未知的蛋白SPCC70.04c被显著富集，团队将其命名为Npr1（nucleophagy receptor 1）。随后的免疫共沉淀（Co-IP）和酵母双杂交（Y2H）实验证实了Npr1与Atg8的直接相互作用，且该作用不依赖于氮饥饿条件。通过荧光显微镜观察，内源标记的Npr1专一地定位于核膜，且呈现不均匀分布。利用Split-GFP实验和电子显微镜技术，团队证实Npr1是一个四次跨膜蛋白，其N端和C端均朝向细胞质，即定位于外核膜（outer nuclear membrane, ONM）。进一步使用AlphaFold2-Multimer结构预测和定点突变实验，他们发现Npr1通过其N端胞质区的经典AIM（22WIDV25序列）与Atg8结合。在氮饥饿时，野生型Npr1会形成明亮的点状结构，与Atg8在核膜上共定位，并最终转移至液泡；而AIM突变的Npr1则无法形成点状结构，液泡定位也大幅减少。这些结果表明，Npr1是一个具备核自噬受体所有特征的候选蛋白。

2. 揭示Npr1与Epr1在核自噬中的功能冗余关系 为了探究Npr1的功能，团队构建了npr1Δ缺失菌株，但出乎意料的是，该单突变体并未表现出明显的核自噬缺陷，提示存在其他功能冗余的受体。研究者的目光转向了已知的受体Epr1。尽管epr1Δ单突变体在氮饥饿下也无明显表型，但epr1Δ npr1Δ双突变体几乎完全阻断了核质蛋白Pus1、内核膜蛋白Bqt4和核仁蛋白Ker1的自噬降解。有趣的是，核孔蛋白Nup82的降解在双突变体中不受影响，这与酿酒酵母中核孔成分由专门受体介导降解的机制类似。

团队通过回补实验进一步验证：在双突变体中重新表达Npr1或Epr1能完全恢复核自噬；而表达AIM突变的Npr1或Epr1则无法恢复，证明了AIM对其功能至关重要。此外，研究者通过巧妙的替换实验发现，将人工合成的AIM（AIMart）融合到Npr1的跨膜区，或融合到其他外核膜蛋白（如Kms1）甚至内质网膜蛋白（Erg11）的胞质面，都能成功挽救双突变体的核自噬缺陷。这有力地证明，Npr1和Epr1的核心功能就是通过一个面向胞质的AIM，在外核膜与Atg8之间建立物理连接。

3. 解析核自噬过程中受体的动态行为与核膜突出（NE protrusion）的形成 借助活细胞延时成像，研究团队在共表达荧光标记的Atg8、Npr1和Epr1的野生型细胞中，对核膜上形成的点状结构进行了精细分类。他们发现几乎所有的Atg8点状结构都与Npr1或Epr1中的一个或两个重叠，表明这些结构代表了正在进行中的核自噬事件。通过追踪这些点状结构的出现和消失顺序，他们发现Npr1和Epr1可以独立发挥作用，且它们的组装通常先于或同步于Atg8的富集。

研究进一步聚焦于核膜的形态变化。他们观察到，在许多情况下，Npr1或Epr1点状结构的形成之后，内核膜蛋白Bqt4会在同一位置形成一个向外的短小突出，即核膜突出（NE protrusion）。核质蛋白Pus1也存在于这些突出结构中，证实其包裹了核质内容物。延时成像清晰地捕捉到，这些核膜突出随后会从核膜上脱离，释放到细胞质中，形成含有核自噬货物的自噬体。定量分析显示，在受体缺陷的epr1Δ npr1Δ双突变体中，与Atg8点状结构关联的核膜突出比例从野生型的40%急剧下降至4%，直接证明了核自噬受体在促进核膜突出形成中的关键作用。

4. 发现染色质-内核膜束缚（chromatin-INM tethering）能导致核自噬流产（abortive nucleophagy） 在研究内核膜蛋白时，团队偶然发现过表达（overexpression, OE）内核膜蛋白Lem2几乎能完全阻断核自噬，而核孔和皮质内质网的降解不受影响。深入的机制探究显示，在Lem2过表达细胞中，Npr1仍然能在核膜上正常形成点状结构，并伴随着核膜突出的形成，电镜也观察到这些突出结构被吞噬泡（phagophore）包裹。然而，与野生型的决定性区别在于，这些核膜突出永远无法从核膜上分离并释放到胞质中，最终只能在核膜上悄然消失，形成了一次失败的或流产的核自噬（abortive nucleophagy）。

为揭示Lem2过表达导致核自噬流产的分子机制，团队进行了一系列精巧的遗传学与生物化学实验。Lem2蛋白包含一个与DNA结合的LEM结构域、一个与内核膜蛋白Bqt4结合的Bqt4结合基序（BBM）和两个跨膜螺旋。通过截断分析和人工融合蛋白构建，研究者证明，LEM结构域和BBM的联合是抑制核自噬的最小功能单元。他们推断，LEM与BBM的组合实际上是将染色质人为地束缚（tether）在了内核膜上。为验证这一假设，他们用非特异的DNA结合蛋白Sso7d或组蛋白结合结构域BD1替换LEM结构域，并与Bqt4的跨膜螺旋融合，结果这些人工融合蛋白都能有效抑制核自噬；而DNA或组蛋白结合能力突变的对应版本则丧失了抑制功能。

这一发现得到了直接影像学证据的支持。在Lem2过表达或表达染色质-内核膜束缚装置的细胞中，组蛋白H3出现在核膜突出内的比例从野生型的7%大幅上升到63%以上。这清晰地表明，当染色质被异常地带入核膜突出时，会在核膜分裂（NE fission）这一步阻断核自噬，导致其流产。

5. 核自噬缺陷导致核形态异常与细胞存活率下降 最后，研究团队探究了核自噬的生理意义。他们发现，epr1Δ npr1Δ双突变体和atg5Δ自噬缺陷突变体在氮饥饿24小时后，均表现出严重的核形态异常，包括延长的和环状的核膜突出。利用聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）进行三维重构后，他们发现这些环状结构实际上是遍布细胞质的许多小液泡被异常的核膜结构所包围形成的“穹顶”状或“半穹顶”状结构的截面。定量分析表明，这些异常核的总体积不变，但核膜表面积和体积显著增加，表明核膜发生了不正常的扩张。同时，这些突变体在长期氮饥饿后的存活率也显著低于野生型细胞，而这些表型均能被野生型受体或人工AIM融合蛋白所挽救。这证明Npr1和Epr1介导的核自噬对于维持氮饥饿条件下正常的核形态和细胞活力至关重要。

研究结论与价值 本研究成功鉴定了裂殖酵母中的一个新核自噬受体Npr1，并阐明了它与已知受体Epr1在外核膜上功能冗余，共同通过AIM-Atg8相互作用连接货物与自噬机器，从而促进氮饥饿诱导的核自噬。该研究最重要的科学洞见在于揭示了一种防止染色质被意外降解的细胞保护机制：当核膜突出中意外包含了与内核膜束缚的染色质时，核膜分裂步骤会被刻意阻断，导致核自噬流产。这一发现为理解细胞如何在降解核组分的同时，精确维护基因组完整性，提供了全新的机制性解释，对于深入理解自噬的选择性和细胞稳态维持具有重大价值。

研究亮点 该研究的亮点集中体现在以下几个方面。首先，发现了裂殖酵母中专一性极高的外核膜四次跨膜核自噬受体Npr1，丰富了核自噬受体的多样性。其次，通过精妙的人工蛋白融合实验，创造性地证明了核自噬受体功能的最小化要求——仅需一个面向胞质的AIM和外核膜定位——这在概念上极大简化了我们对受体功能核心的理解。最后，也是最大的亮点，即发现并定义了“流产性核自噬”这一全新的生物学过程，并揭示了其背后的核心开关是“染色质-内核膜束缚”。这一机制巧妙地解答了“核自噬如何不伤及遗传物质”这一关键谜题，其背后的被动阻碍或主动监管模型，为未来研究开辟了极具吸引力的方向。