北京自噬通路

时间:2022年03月29日 来源:

RFP是一种红色荧光蛋白,当其与GFP进行LC3B的共同标记时,在GFP被溶酶体酸性环境所淬灭的情况下,可以发出红色荧光的RFP因为其zhuoyue的稳定性而被保留。因此,通过融合表达RFP-GFP-LC3B蛋白,可以非常有效地追踪自噬过程。在用RFP-GFP-LC3B慢病毒感染细胞后,在非自噬的情况下,荧光显微镜下RFP-GFP-LC3B以弥散的黄色荧光(RFP和GFP的综合效果)形式存在于细胞质中;而在自噬的情况下,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(LC3B dot or punctae);当自噬体与溶酶体融合后,因GFP荧光的部分淬灭而以红色斑点的形式表现出来。自噬是一系列自噬体结构演变的过程,由自噬相关基因执行精细的调控。北京自噬通路

自噬的步骤可以大概总结为下面四步:步骤1:细胞接受自噬诱导信号后,在胞浆的某处形成一个小的类似「脂质体」样的膜结构,然后不断扩张,但它并不呈球形,而是扁平的,就像一个由2层脂双层组成的碗,可在电镜下观察到,被称为Phagophore,是自噬发生的铁证之一。步骤2:Phagophore不断延伸,将胞浆中的任何成分,包括细胞器,全部揽入「碗」中,然后「收口」,成为密闭的球状的autophagosome,即「自噬体」。电镜下观察到自噬体是自噬发生的铁证之二。有2个特征:一是双层膜,二是内含胞浆成分,如线粒体、内质网碎片等。步骤3:自噬体形成后,可与细胞内吞的吞噬泡、吞饮泡和内体融合(这种情况不是必然要发生的)。步骤4:自噬体与溶酶体融合形成autolysosome,期间自噬体的内膜被溶酶体酶降解,二者的内容物合为一体,自噬体中的「货物」也被降解,产物(氨基酸、脂肪酸等)被输送到胞浆中,供细胞重新利用,而残渣或被排出细胞外或滞留在胞浆中。北京自噬通路LC3B被认为是细胞自噬信号通路关键的标志性蛋白。

自噬紊乱也可能在类风湿性关节炎、多发性硬化等其他自身免疫病的发生中起到一定作用。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。按照对自噬功能的影响,这些分子大体可分为自噬促进剂和自噬阻止剂两类。自噬促进剂一般通过模拟饥饿或营养缺乏来实现对自噬的刺激作用。这一类分子较常见的是TOR激酶(mTOR)阻止剂。由于mTOR是细胞中主要的能量感受器,阻止mTOR相当于模拟细胞饥饿时的状态。如前文中的机理所述,阻止mTOR会解除Atg13的磷酸化,进而唤醒自噬。有几种mTOR阻止剂已经进入市场,例如雷帕霉素(Rapamycin,又称西罗莫司Sirolimus)、依维莫司(Everolimus)和索拉非尼(Sorafenib)。

细胞自噬(autophagy)一词来自希腊单词auto-,意思是“自己的”,以及phagein,意思是“吃”。所以,细胞自噬的意思就是“吃掉自己”。细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。虽然人们早就知道自噬存在,但是只有在大隅良典的精巧实验之后,人们才意识到它的机制、懂得了它的重要性。线粒体自噬发生过程中的关键步骤是自噬小体识别待降解线粒体。

在阿尔茨海默症(老年痴呆症,Alzheimer'sDisease,AD)中,可在病变神经细胞中观察到大量自噬体的累积。这一方面可能意味着在AD中,淀粉样蛋白或Tau蛋白的产生过多,导致细胞不得不提高自噬水平,但另一方面,自噬功能异常也有可能是至少一部分AD的原因。现有的研究表明,一种叫PS1/PS2的蛋白发生突变可以导致一种常染色体显性的家族遗传性AD。对该蛋白功能的研究表明,除了直接参与淀粉样蛋白的生成以外,PS1的一个比较重要的功能是维持溶酶体内部的酸性环境。由于自噬体不和pH异常的溶酶体发生融合,大量无法融合的自噬体在细胞质中累积,进一步影响了淀粉样蛋白等错误蛋白的清理,加速了AD的发生。在基础条件下,各类细胞中均存在低水平自噬。但营养不足或缺氧等刺激可能导致自噬水平上调。北京自噬通路

中间双重细胞膜囊泡是一种自噬体,可与溶酶体相结合,形成自噬体。北京自噬通路

系统性红斑狼疮是一类高度异质的自身免疫病的总称,其主要特点为大量抗DNA/RNA自身抗体的出现。这些过量的抗DNA/RNA抗体的出现有许多种可能的解释,其中一种可能的原因是,细胞内部清理垃圾DNA/RNA的自噬途径受阻,导致大量垃圾DNA/RNA累积,直至超过了免疫系统对自身抗原的耐受阈值。对SLE患者的基因多态性分析表明,有一部分患者中Atg5和Atg7产生突变,提示自噬紊乱作为SLE的一种病因的可能性。另一方面,在SLE患者的T细胞中,可观测到自噬普遍上调,这可能是大量免疫原性物质刺激的结果而非原因。许多临床上用于调整SLE的药物都有阻止自噬的作用,例如羟氯喹。这些药物的调整作用,可能有一部分是通过直接阻止树突状细胞中的自噬来影响自身抗原提呈来实现的。由于自噬对病细胞的保护作用,某些药物促进自噬的作用可能导致病细胞对其出现耐药性。北京自噬通路

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