細胞自噬(一)
一、什么是自噬?
? ? ?細胞自噬(autophagy or autophagocytosis):又稱為Ⅱ型細胞死亡,是細胞在自噬相關基因(autophagyrelated gene,Atg)的調控下利用溶酶體降解自身受損的細胞器和大分子物質的過程。
? ? ? 比利時科學家Christian de Duve在上世紀50年代經過電鏡察看到自噬體(autophagosome)構造,并且在1963年溶酶體國際會議上首先提出了"自噬"這種說法。因而Christian de Duve被公以為自噬研討的鼻祖。Christian de Duve也因發(fā)現(xiàn)溶酶體,于1974年取得諾貝爾獎。
? ? ?目前根據(jù)發(fā)生過程分為三類:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy-伴侶介導的自噬 CMA)。
①大自噬(Macroautophagy)
? ? ?即我們說的自噬(autophagy),是依賴溶酶體途徑對胞質蛋白和細胞器進行降解的一種過程
②微自噬(Microautophagy)
? ? ?是指溶酶體主動、直接吞噬胞漿成分的一種方式;
? ? ?分子伴侶介導的自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA):一些分子伴侶,如hsp70,能幫助未折疊蛋白轉位入溶酶體。通常說的自噬泛指Macroautophagy.
二、自噬的過程
1)細胞接受自噬誘導信號后,在胞漿的某處形成一個小的類似"脂質體"樣的膜結構,然后不斷擴張,被稱為Phagophore(吞噬泡)
2)Phagophore不斷延伸,將胞漿中的任何成分,全部攬入,然后"收口",成為密閉的球狀的autophagosome(自噬體),即"自噬體"。
3)自噬體形成后,可與細胞內吞的吞噬泡、吞飲泡和內體融合(這種情況不是必然要發(fā)生的)
4)自噬體與溶酶體融合形成autolysosome,期間自噬體的內膜被溶酶體酶降解,2者的內容物合為一體,自噬體中的"貨物"也被降解,產物(氨基酸、脂肪酸等)被輸送到胞漿中,供細胞重新利用,而殘渣或被排出細胞外或滯留在胞漿中。
三、自噬的調控
1. 依賴mTOR(哺乳動物雷帕霉素靶點)途徑的自噬
1)PI3K-AKT-mTOR信號通路
2)AMPK-TSC 1/2-mTOR 信號通路
2. 其它的信號通路
1)3-甲基腺嘌呤(3-MA)通過抑制Class ⅢPI3K的活性抑制自噬。
2)beclin1和UVRAG作為正調控子,抗凋亡因子bcl-2作為負調控子共同參與組成Class ⅢPI3 復合物調控自噬。
3)GTP結合的G蛋白亞基Gαi3抑制自噬;GDP結合的Gαi3蛋白活化自噬。
4)死亡相關蛋白激酶(death-associated proteinlinase,DAPK)和DAPK相關蛋白激酶(DAPK-related protein kinase-1,DRP-1)誘導自噬。
5)PKA、casein激酶 Ⅱ、MAP激酶、calcium途徑也在自噬錯綜復雜的調控網格中,但其機制還不甚清楚。
四、自噬與疾病
1. 自噬與代謝
自噬能清除不正常構型的蛋白質,并消化受損和多余的細胞器,是真核細胞中廣泛存在的降解/再循環(huán)系統(tǒng)。
在細胞新陳代謝、結構重建、生長發(fā)育中起著重要作用。
在饑餓和新生兒早期,自噬作用明顯加強,自噬體顯著增多。
2. 自噬與腫瘤
細胞自噬與腫瘤的關系十分復雜,目前尚未完全闡明。
一方面,正常細胞自噬增強,可表現(xiàn)出抑制腫瘤發(fā)生的功能;與此相反,抑制細胞自噬有潛在的致瘤可能。
另一方面,腫瘤細胞也可通過增強細胞自噬來對抗由缺氧、代謝產物、治療藥物誘導的應激反應。
五、細胞自噬研究
? ? ? ? 細胞自噬的研究是目前生物醫(yī)學領域熱點之一,廣泛參與各種生理和病理過程。目前普遍采用的自噬檢測方法包括電鏡、免疫熒光、蛋白質印跡等方法檢測自噬體及其標志蛋白,正常培養(yǎng)的細胞自噬活性很低,不適于觀察,因此,必須對自噬進行人工干預和調節(jié)。