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来源: 发布时间:2022年02月28日

自噬(Autophagy),即细胞“吃掉自己”的过程,是一种细胞自我降解和循环利用胞内组分的过程。常见的自噬过程有三种类型:巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。在现代的生物学中,“自噬”的概念是由比利时生物化学家克里斯汀·德·迪夫(ChristiandeDuve)在研究溶酶体功能时首先提出的。尽管克里斯汀·德·迪夫因发现和阐明溶酶体的功能获得了1974年诺贝尔生理和医学奖,细胞自噬的具体机理直到20世纪90年代才由日本生物学家大隅良典(YoshinoriOhsumi)阐明。大隅良典也因对细胞自噬的研究获得了2016年诺贝尔生理和医学奖。通过融合表达RFP-GFP-LC3B蛋白,可以非常有效地追踪自噬过程。辽宁双荧光自噬慢病毒

在研究自噬与凋亡的关系时,人们发现细胞死亡前胞浆中存在大量的自噬体或自噬溶酶体,但这样的细胞缺乏凋亡的典型特点,如核固缩),核破裂、细胞皱缩、没有凋亡小体的形成等,被称为自噬样细胞死亡,它是一种新的细胞程序性死亡,为了与凋亡区别,被命名为TypeIIcelldeath,相应的,凋亡为TypeIcelldeath,坏死为TypeIIIcelldeath。尽管这样,但对于自噬是否是细胞死亡的直接原因目前还存在比较大的争议。到底是Celldeathbyautophagy(自噬引起死亡)还是Celldeathwithautophagy(死亡时有自噬发生,但不是直接原因)?对此,自噬研究领域“大牛”级**LevineBeth在一篇nature的Review中表达了自己的观点。由于在形态学上2者无明显区别,但通过阻断自噬,观察细胞的结局可区分开来:Celldeathbyautophagy细胞存活,而Celldeathwithautophagy细胞死亡。自噬既能阻止也能促进细胞凋亡,两种反应在生物体内普遍存在。福建GFP-LC3单荧光自噬而在自噬的情况下,荧光显微镜下GFP-LC3B则聚集在自噬体膜上,以斑点的形式表现出来(LC3B dots or punctae)。

自噬通过分解并清理受损的蛋白质和细胞器来达到清洁细胞的效果,该过程对于神经元等寿命较长的细胞来说十分重要,由于神经元不再能够进行细胞分裂,因此特别容易积聚对自身有害的蛋白质和受损的细胞器。在他们的新研究中,科学家表明,老鼠大脑中的神经元不需要自噬就可以存活。此外,这些神经元细胞通过自噬相关蛋白来调节对学习和记忆至关重要的分子微管转运过程。自噬对大脑的健康至关重要,这一事实得到了近十年来科学发现的支持。科学家发现自噬的新功能表明,对患者自噬活性的诊治性调节不只可以促进脑部废物清理,还可以通过改变细胞内转运系统的效率来改变认知能力。自噬性溶酶体是一种自体吞噬泡,作用底物是内源性的,即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。

自噬是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器并使其包被进入囊泡,并与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解其所包裹的内容物的过程,借此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。自噬在机体的生理和病理过程中都能见到,其所起的作用是正面还是负面的尚未完全阐明,对病变的研究尤其如此,值得关注。自噬(autophagy)是由Ashford和Porter在发现细胞内有“自己吃自己”的现象后提出的,是指从粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分形成自噬体(autophagosome),并与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解其所包裹的内容物,以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。自噬的信号通路非常复杂,有许多蛋白都可作为调控自噬的靶点,并针对其开发药物。

自噬体形成依赖于一系列ATG蛋白在蛋白泛素化过程中的共价结合。ATG5和ATG12被誉为自噬的“中心”,为自噬体形成所必需,它们被发现还参与了细胞凋亡的调控。ATG5可以被Caplains剪切,造成ATG5N端片段以一种未知的机制转位到线粒体,与抗凋亡蛋白Bcl-xL结合,促发线粒体细胞色素C释放,诱导凋亡。研究发现在一系列不同凋亡刺激下,ATG12不但是caspase唤醒所必需的,它还可通过结合方式中和Bcl-2、Mcl-1的抗凋亡能力。进一步实验则发现,ATG12是因为具备和Bcl-2、Mcl-1结合的BH3样结构域而具有促凋亡功能。自噬可以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。湖北单荧光自噬慢病毒包装

在自噬的情况下,荧光显微镜下RFP-GFP-LC3B则聚集在自噬体膜上,以黄色斑点的形式表现出来。辽宁双荧光自噬慢病毒

自噬双标系统的工作原理为:未发生自噬的细胞及含有自噬体的细胞中,由于mCherry与GFP共同表达,细胞呈现黄色荧光。当自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后,酸性的溶酶体环境使酸敏感的GFP荧光淬灭,而mCherry不受影响,进而使自噬溶酶体呈现红色荧光。因此,红色荧光可指示自噬溶酶体形成的顺利程度。红色荧光越多,绿色荧光越少,则从自噬体到自噬溶酶体阶段流通得越顺畅。反之,自噬体和溶酶体融合被阻止,自噬溶酶体进程受阻。辽宁双荧光自噬慢病毒