自噬(入门级知识)

Autophagy自噬细胞自噬(autophagyorautophagocytosis)：是细胞内的一种“自食（Self-eating）”的现象，是细胞在自噬相关基因(autophagyrelatedgene，Atg)的调控下，利用质膜包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体（autophagosome），并与内涵体（endosome）形成所谓的自噬内涵体（amphisomes），最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体（autophagolysosome），降解其所包裹的内容物，以实现细胞稳态和细胞器的更新。比利时科学家ChristiandeDuve在上世纪50年代经过电镜察看到自噬体（autophagosome）构造，并且在1963年溶酶体国际会议上首先提出了'自噬'这种说法。因而ChristiandeDuve被公以为自噬研讨的鼻祖。ChristiandeDuve也因发现溶酶体，于1974年取得诺贝尔奖。分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediatedautophagy，CMA)：一些分子伴侣，如hsp70，能帮助未折叠蛋白转位入溶酶体。通常说的自噬泛指Macroautophagy.目前根据发生过程分为三类大自噬（Macroautophagy）即我们说的自噬（autophagy）;由内质网来源的膜包绕待降解物形成自噬体，然后与溶酶体融合并降解其内容物;微自噬（Microautophagy）：是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的一种方式;自噬的过程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，被称为Phagophore。2）Phagophore不断延伸，将胞浆中的任何成分，全部揽入，然后'收口'，成为密闭的球状的autophagosome，即'自噬体'。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）。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，2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。目前普遍认为自噬是一种防御和应激调控机制。细胞可以通过自噬和溶酶体，消除、降解和消化受损、变性、衰老和失去功能的细胞、细胞器和变性蛋白质与核酸等生物大分子。为细胞的重建、再生和修复提供必须原料，实现细胞的再循环和再利用。它既是体内的“垃圾处理厂”，也是“废品回收站”；它既可以抵御病原体的入侵，又可保卫细胞免受细胞内毒物的损伤。因此一般说来，凋亡是程序化细胞死亡，自噬是程序化细胞存活。但是过多或过少的自噬却危害细胞。某些情况下，自噬可引起细胞死亡，因此早期一些文献也称自噬为Ⅱ型程序性细胞死亡，但现在已经名不副实。第一个哺乳动物自噬基因于1998年被美国科学家BethLevine小组克隆，命名为Beclin1，发表在《JVirol》上，第一作者为XiaoHuanLiang。截止到2010年9月已经克隆34个ATG基因。自噬基因（autophagy-relatedgene，ATG）的克隆始于酵母（yeast）。第一个酵母自噬基因（ATG）于1997年被日本科学家YoshinoriOhsumi小组克隆，命名为Atg1，文章发表在《Gene》上。依赖mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶点）途径的自噬自噬的调控AMPK-TSC1/2-mTOR信号通路PI3K-AKT-mTOR信号通路其它的信号通路死亡相关蛋白激酶（death-associatedproteinlinase,DAPK）和DAPK相关蛋白激酶（DAPK-relatedproteinkinase-1,DRP-1）诱导自噬。GTP结合的G蛋白亚基Gαi3抑制自噬；GDP结合的Gαi3蛋白活化自噬。beclin1和UVRAG作为正调控子，抗凋亡因子bcl-2作为负调控子共同参与组成ClassⅢPI3复合物调控自噬。3-甲基腺嘌呤（3-MA）通过抑制ClassⅢPI3K的活性抑制自噬。PKA、casein激酶Ⅱ、MAP激酶、calcium途径也在自噬错综复杂的调控网格中，但其机制还不甚清楚。自噬与代谢自噬能清除不正常构型的蛋白质，并消化受损和多余的细胞器，是真核细胞中广泛存在的降解/再循环系统。在细胞新陈代谢、结构重建、生长发育中起着重要作用。在饥饿和新生儿早期，自噬作用明显加强，自噬体显著增多。自噬与肿瘤细胞自噬与肿瘤的关系十分复杂，目前尚未完全阐明。一方面，正常细胞自噬增强，可表现出抑制肿瘤发生的功能；与此相反，抑制细胞自噬有潜在的致瘤可能。另一方面，肿瘤细胞也可通过增强细胞自噬来对抗由缺氧、代谢产物、治疗药物诱导的应激反应。电镜免疫荧光蛋白质印迹细胞自噬的研究是目前生物医学领域热点之一，广泛参与各种生理和病理过程。自噬诱导剂自噬抑制剂正常培养的细胞自噬活性很低，不适于观察，因此，必须对自噬进行人工干预和调节自噬诱导剂Carbamazepine/L-690，330/LithiumChloride（氯化锂）：IMPase抑制剂（即Inositolmonophosphatase，肌醇单磷酸酶）Rapamycin：mTOR抑制剂3-Methyladenine（3-MA）：（ClassIIIPI3K）hVps34抑制剂BafilomycinA1：质子泵抑制剂Hydroxychloroquine（羟氯喹）：Lysosomallumenalkalizer（溶酶体腔碱化剂）自噬抑制剂检测金标准是通过电镜看到膜状结构的自噬体以及其他相关亚细胞结构。文献最常用的方法是蛋白印迹检测自噬标志物LC3的转换（LC3-II/LC3-I）以及荧光显微镜检测LC3点状聚集物的形成。由于LC3本身也最终经溶酶体降解，因此需要结合一些溶酶体抑制剂使用联合检测。此外，2009年的一篇Nature文章证实了非LC3依赖性途径的自噬。毫无疑问随着研究的深入，自噬机制也会变得错综复杂。