线粒体在细胞能量代谢和细胞凋亡调控中都有很重要的作用。因此，保持线粒体适当的数量和质量对细胞正常生命活动至关重要。在进化过程中，细胞发展了复杂体系来监控线粒体质量，能通过选择性自噬机制有效清除过多的或受损的线粒体。线粒体自噬机制的异常与多种衰老相关疾病如代谢综合征，神经退行性疾病和肿瘤等的发生密切相关。近年来，线粒体自噬受到越来越广泛的研究，但其调控机制及其在疾病发生中的关键作用尚不完全明了。　　我们实验室发现了一个新的线粒体自噬受体分子FUNDC1，它是一个定位于线粒体外膜上的三次跨膜蛋白，在其面向胞浆的N端具有典型的与自噬相关蛋白LC3(microtubule-associated protein Light Chain3)相互作用的模序YxxL(LC3-Interacting Region，LIR)。在低氧刺激下，FUNDC1通过LIR与LC3相互作用，募集自噬膜泡包裹线粒体从而介导线粒体自噬。但是，在正常情况下FUNDC1能稳定存在于线粒体外膜而不介导线粒体自噬的发生。因此推测，在蛋白水平调控之外，细胞存在其它精细的机制来抑制或者激活FUNDC1以调控其介导的线粒体自噬。本篇论文以FUNDC1介导的线粒体自噬为模型，着重研究线粒体自噬的分子调控机制。　　本篇论文的研究表明FUNDC1可逆的磷酸化状态在调控线粒体自噬方面起到了关键作用。在正常情况下，位于FUNDC1 LIR中的第18位酪氨酸(Tyr18)以及靠近LIR的第13位丝氨酸(Ser13)是被高度磷酸化的，而在低氧和FCCP刺激下，这两个位点则会显著去磷酸化。进一步研究表明，磷酸化能直接调节FUNDC1与LC3的相互作用，进而调控线粒体自噬。正常情况下，磷酸化的FUNDC1与LC3相互作用较弱，抑制线粒体自噬，在相关刺激下，FUNDC1去磷酸化，增强两者的相互作用，促进线粒体自噬。用非磷酸化的FUNDC1多肽处理细胞，能抑制内源的FUNDC1与LC3相互作用，进而抑制线粒体自噬;但是，相应的磷酸化的多肽只有很弱的效果。　　为了深入理解去磷酸化激活线粒体自噬的分子机制，本论文采用生化分析等方法鉴定出FUNDC1 Ser13的磷酸酶是PGAM5。在正常情况下PGAM5与FUNDC1相互作用很弱，但是在线粒体自噬信号下，两者的相互作用显著增强，促进Ser13去磷酸化。在HeLa细胞中敲低PGAM5表达水平抑制Ser13去磷酸化、FUNDC1与LC3相互作用及线粒体自噬，但是，在这些细胞中重新表达野生型的PGAM5能促使FUNDC1 Ser13去磷酸化以及线粒体自噬，而PGAM5磷酸酶活性缺失突变体不具有这种效果。另外，过表达FUNDC1 Ser13磷酸化缺失突变(S13A)能克服PGAM5敲低造成的线粒体自噬受损，而野生型FUNDC1不具有这种能力。因此，在线粒体自噬信号刺激下，PGAM5促进Ser13去磷酸化，增强FUNDC1与LC3的相互作用，从而促进线粒体自噬。　　为了探索FUNDC1磷酸化机制，本论文鉴定了FUNDC1的激酶。结果发现CK2是Ser13的激酶，而Src是Tyr18的激酶。这两个激酶能通过磷酸化各自的位点抑制FUNDC1与LC3的相互作用，进而抑制线粒体自噬，以保持线粒体数量稳定。改变CK2以及Src的表达水平能改变细胞对线粒体自噬的响应。　　进一步研究表明Ser13和Tyr18两个位点的磷酸化可能协同调节FUNDC1介导的线粒体自噬。首先，线粒体自噬信号刺激会同时减弱CK2和Src与FUNDC1的相互作用，以促进Ser13和Tyr18同时去磷酸化。其次，用CK2以及Src的抑制剂分别处理细胞能造成各自的磷酸化位点去磷酸化，但是检测不到线粒体自噬;只有用两种激酶的抑制剂同时处理细胞才能造成明显的线粒体自噬。　　综上所述，本论文的研究表明，在正常情况下，FUNDC1被CK2以及Src磷酸化，抑制其与LC3的相互作用及线粒体自噬，以保证细胞有适当数量的线粒体。在线粒体自噬信号刺激下，激酶CK2及Src与FUNDC1的结合能力减弱，同时磷酸酶PGAM5与FUNDC1的相互作用增强，促进FUNDC1去磷酸化。去磷酸化的FUNDC1具有更强的与LC3相互作用的能力，促进线粒体自噬发生，以及时清除受损的线粒体。本篇论文的研究工作从线粒体自噬受体FUNDC1磷酸化的角度阐述了细胞调控线粒体自噬的新机制，表明线粒体自噬受到细胞严格的调控，有助于了解线粒体自噬对生物体可能的生理作用。