无机磷酸盐（Pi）是生命所必需的分子之一。然而，对动物组织中细胞内Pi代谢和信号传导知之甚少。

2023年5月3日，哈佛大学Chiwei Xu及Norbert Perrimon共同通讯（中国科学院分子植物科学卓越创新中心许军为共同第一作者）在Nature 在线发表题为“A phosphate-sensing organelle regulates phosphate and tissue homeostasis”的研究论文，该研究发现磷酸盐感应细胞器可以调节磷酸盐和组织稳态。在观察到慢性Pi饥饿导致黑腹果蝇消化上皮过度增殖后，该研究确定Pi饥饿触发了Pi转运蛋白PXo的下调。与Pi饥饿一致，PXo缺乏导致中肠过度增殖。有趣的是，免疫染色和超微结构分析显示PXo特异性标记非典型的多层细胞器（PXo体）。

该研究发现PXo限制了胞浆Pi水平。PXo体需要PXo进行生物发生，并在Pi饥饿后发生降解。因此，Pi饥饿触发PXo下调和PXo机体降解，作为增加胞浆Pi的补偿机制。最后，该研究鉴定了激酶与AP-1（Cka）的连接物，它是STRiPAK复合物和JNK信号的一种成分，是PXo敲低或Pi饥饿诱导的过度增殖的介质。总之，该研究揭示了PXo小体是胞浆Pi水平的关键调节因子，并确定了控制组织稳态的Pi依赖性PXo-Cka-JNK信号级联。

无机磷酸盐（Pi）被用于翻译后修饰和必需代谢产物的合成。尽管Pi代谢对生命具有普遍的重要性，但它主要在细菌、酵母和植物中进行研究。在细菌中，Pi储存在多磷酸盐颗粒中，而在酵母和植物细胞中，Pi主要储存在液泡中。也有人提出，含Pi的生物分子，如多磷酸盐（在细菌和真菌中）和膜磷脂（在植物中）可能作为Pi储备。在动物中，尽管人们对循环Pi的激素调节了解很多，但对细胞内Pi代谢和信号传导知之甚少。

肠细胞是中肠的主要细胞类型，也是营养吸收的重要部位。肠干细胞（iSCs）和成肠细胞可以调节增殖和分化活性，并产生肠细胞或肠内分泌细胞，以响应波动的环境刺激，从而满足组织再生的需求。为了评估Pi水平如何影响中肠组织稳态，研究人员给果蝇喂食膦酸（PFA），这是一种无机焦磷酸盐类似物，也是细胞Pi吸收的有效抑制剂。慢性Pi饥饿后，中肠有丝分裂显著增加。此外，研究人员通过敲低肠细胞中的MFS10（编码Pi摄取转运蛋白），从遗传学上重述了Pi饥饿。

文章模式图（图源自Nature ）

与使用PFA和CDF的实验一致，作者观察到在正常条件下敲低MFS10或博莱霉素诱导的组织损伤后中肠增殖增加。与Pi饥饿可能通过MFS10诱导代偿性Pi摄取的观点相反，PFA喂养降低了中肠MFS10的表达。此外，Pi饥饿后肠细胞周转加速，表明Pi饥饿诱导的ISC过度增殖是再生的。然而，尽管肠细胞凋亡在组织损伤条件下触发再生ISC增殖，但Pi饥饿并没有在中肠中诱导大量细胞凋亡。这些数据提出了一个问题，即中肠如何维持必需的Pi水平并加速增殖以响应受限的Pi吸收。总之，该研究证明了Pi饥饿或PXo缺乏诱导果蝇中肠上皮的过度增殖和肠细胞分化，这可能是产生更多能够吸收Pi的肠细胞的补偿机制。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06039-y

转自：“iNature”微信公众号

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