Dev. Cell | 南方科技大学李瑞熙团队发现调控细胞“生死存亡”的关键分子模块

当植物遭遇逆境胁迫时，细胞需要做出关键抉择：启动自噬回收物质保命，还是触发程序性死亡清除受损细胞？近日，南方科技大学李瑞熙副教授团队在Developmental Cell在线发表了题为The ARLA1A-NAC089 module coordinates ER phagy with the unfolded protein response to maintain cellular homeostasis in plants的研究论文，破解了ARLA1A-NAC089 分子模块平衡细胞生存与死亡的核心调控密码，揭示了植物内质网自噬（ER-phagy）的全新调控机制。

内质网是细胞蛋白合成的 “总车间”，逆境胁迫下易堆积错误折叠蛋白。ER-phagy 作为内质网专属清理通路，能将受损内质网片段递送进入液泡循环利用；而严重内质网应激时，细胞又会启动未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）通路，激活凋亡基因 “壮士断腕”。长久以来，学界不清楚植物如何精准切换两条对立通路，该研究找到了双向调控的核心开关 NAC089。

NAC089 为锚定于内质网的转录因子。以往研究表明，衣霉素处理或病原菌侵染条件下，NAC089会从内质网上切割下来，转运进入细胞核，上调编程性死亡相关基因【1,2】。本研究发现NAC089 蛋白C端存在大片段无序区域（intrinsically disordered region，IDR），能在内质网三向交叉处形成蛋白凝聚体（图1A），并通过保守的ATG8-interaction motif （AIM）基序结合自噬标记蛋白 ATG8，是植物全新 ER-phagy 受体。碳饥饿胁迫下，NAC089 依赖 IDR 发生多聚化，诱导内质网膜形变并招募ATG8富集在形变处，启动 ER-phagy 回收营养物质，帮助幼苗扛过饥荒。遗传学实验证明，NAC089调控ER-phagy的过程不依赖它的 DNA 转录功能，主要通过IDR形成的蛋白凝聚物驱动自噬。

研究人员进一步证实ARLA1A 作为上游 GTP 酶，扮演 “刹车” 角色：激活态 GTP 结合型 ARLA1A 会抢占 NAC089 的 IDR 区域，竞争性阻断 NAC089 与 ATG8 结合，抑制 ER-phagy 有效进行。然而有意思的是，碳匮乏环境下，细胞会主动限制 ARLA1A 转变到激活态，松开刹车，释放 NAC089 启动自噬以自保。

两种逆境下，NAC089 会切换不同的工作模式：轻度碳饥饿时，它留在内质网驱动自噬、优先保命；高剂量衣霉素引发重度内质网损伤时，NAC089 被剪切进入细胞核，激活凋亡相关基因，启动细胞死亡程序。ARLA1A-NAC089 模块如同天平，一边管控回收自保的 ER-phagy，一边把控应激凋亡的 UPR 通路，动态平衡细胞生死（图1B）。

图1. ARLA1A-NAC089模块平衡细胞生存与死亡

（A）NAC089依赖C端IDR序列在内质网三向交叉处高聚化诱导内质网膜形变；（B）工作模型。

综上所述，该工作拓展了膜结合凝聚体的生物学功能研究，揭示了内膜转运途径和转录水平重塑交互调控植物逆境响应的分子机制和底层逻辑，为作物抗逆分子育种提供全新基因靶点，也为真核细胞稳态调控研究提供了植物学独特范式。

南方科技大学副教授李瑞熙为论文唯一通讯作者，在站博士后杨联明为论文第一作者，已离职研究助理教授庞磊、已毕业硕士生罗维新、曹志然和已毕业博士生蒋栋参与部分工作。南方科技大学何思聪助理教授和组内在读博士黄婷婷、浙江大学刘建祥教授和组内已毕业博士汪硕也参与了部分工作。本论文荧光相关光谱单分子实验成像和数据分析得到了北京大学生命科学院光学成像平台单春燕工程师和北京大学医学部何其华老师帮助。感谢北京大学瞿礼嘉院士、钟声研究员和李其昀博士在论文开展期间给予的支持和帮助；感谢南方科技大学曾福星副教授在论文返修期间多次讨论和意见反馈。该研究得到了国家自然科学基金和深圳市科创委基础研究项目支持。

南方科技大学李瑞熙团队围绕植物外分泌和自噬-液泡降解途径以及内膜系统与蛋白凝聚物的互作关系，系统解析了细胞学途径在调控植物逆境胁迫应答中的重要作用。近五年以通讯作者身份在Developmental Cell（2024、2026）、Nature Communications（2025）、Plant Cell（2024）、Autophagy（2024）、Molecular Plant（2022）、Plant Physiology（2022）和Plant Journal（2022）等国际主流学术期刊上发表多篇高水平论文。课题组长期招收硕士生、博士生和博士后，欢迎联系课题组长。

参考文献：

1.Z. T. Yang et al., (2014) The membrane-associated transcription factor NAC089 controls ER-stress-induced programmed cell death in plants. Plos Genet10:e1004243.

2.G. Ai et al., (2021)Phytophthora infection signals-induced translocation of NAC089 is required for endoplasmic reticulum stress response-mediated plant immunity. Plant J108, 67-80.

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.devcel.2026.07.007