浙江大学洪智团队发展光控星形胶质细胞钙信号新工具，揭示细胞器动态与突触可塑性耦联机制

星形胶质细胞通过具有时空特异性的钙信号编码参与神经递质释放和突触可塑性，这些过程依赖于细胞器在复杂突起网络中的精准分布与动态运输，而钙信号是调控细胞器运动的关键信号。然而，传统药理学与光遗传学手段易诱发非生理性、空间不精准的钙活动，星形胶质细胞如何将不同的钙信号模式解码为特定细胞器运输模式，以支撑其形态极性和突触稳态，仍缺乏系统性的机制认知。

基于此，浙江大学爱丁堡大学联合学院（ZJE）洪智课题组在Journal of Cell Biology上发表题为“Light-based Modulation of Astrocytic Calcium for Regulation of Organelle Dynamics and Morphogenesis”. DOI 10.1083/jcb.202506032的研究论文。该研究聚焦星形胶质细胞钙信号调控细胞器运动这一关键科学问题，开发一种基于汞灯光源的非侵入性钙信号操控系统，成功模拟了两种内源性钙振荡模式——局部钙峰与全局钙波，并通过遗传学实验和生理条件模拟阐明了光诱导的钙释放主要来源于内质网IP3R钙库，并由谷氨酸-Gq蛋白-IP3R通路介导。在此基础上，揭示了两种钙信号模式对细胞器运输的“拮抗调控”新机制：局部钙峰加速多种细胞器的运动，而全局钙波则使细胞器运动停滞。

结合既有关于钙Ca²⁺-calmodulin及Ca²⁺-Miro-Milton等通路调控马达-微管结合和马达活性的研究，作者发现，除了经典的衔接蛋白介导机制，钙信号诱导的运动停滞还可以直接作用于马达蛋白复合物本身，实现对细胞器运动的精细调控。此外，局部钙峰通过驱动细胞器向突起末端聚集，促进星形胶质细胞突起的延伸。该研究不仅为解析星形胶质细胞钙信号的功能意义提供了创新性的技术平台，也深化了对钙信号调控细胞器动态及星形胶质细胞功能结构可塑性的理解。

总的来说，作者发现“钙信号模式-细胞器运输和定位-突触稳态”的工作模型：局部钙峰促进细胞器远端输送和突起伸展，从而支持突触重塑；全局钙波则通过抑制马达活性，使细胞器运动暂时停滞。而在长期钙信号整体被抑制时（局部与全局钙活动同时被抹除），细胞器会在细胞核周聚集并伴随突起回缩。该模型为理解胶质细胞形态重构相关疾病的机制研究提供全新视角与研究范式。

浙江大学爱丁堡大学联合学院洪智研究员为该论文的通讯作者，海南医科大学陈淑娥研究员和浙江大学基础医学院易聪研究员为论文的共同通讯作者，浙江大学爱丁堡大学联合学院杨岚博士研究生为该论文第一作者，英国爱丁堡大学Mikael Björklund教授参与了该项研究。上述研究得到了国家自然科学基金项目等的大力支持。

同时，我们欢迎对星形胶质细胞、细胞器动态和成像方法感兴趣的本科生同学了解并加入，一起在科研实践中探索前沿问题。感兴趣的同学可以访问课题组网页了解更多信息：https://person.zju.edu.cn/hongzhi

论文链接：https://doi.org/10.1083/jcb.202506032

科普视频：本论文的第一作者杨岚和通讯作者洪智为本论文的核心发现录制了科普视频，欢迎感兴趣的读者点击下方链接观看

https://www.youtube.com/watch?v=4KtKZlyvBoI

课题组介绍

洪智博士，浙江大学爱丁堡大学联合学院长聘副教授、研究员、课题组长、博士生导师，爱丁堡大学荣誉讲师。先后在中国农业大学和中国科学院遗传与发育生物学研究所获得学士和博士学位，2018年加入浙江大学爱丁堡大学联合学院。主要研究方向为细胞器互作与稳态以及膜脂代谢的分子机制及其生物学功能，相关成果发表在Journal of Cell Biology（2篇最后通讯，1篇一作）、Cell Research、Autophagy、Biophysics Reports等国际学术期刊。