什么是分子伴侶介導(dǎo)的自噬

分子伴侶介導(dǎo)的自噬（Chaperone-mediated autophagy，CMA）主要通過分子伴侶識別蛋白質(zhì)序列上的一段特殊基序，將蛋白轉(zhuǎn)運到溶酶體內(nèi)進(jìn)行降解的過程。其主要過程為（圖1）：（1）熱休克同源的71 kDa蛋白（HSC70，也稱為HSPA8）識別帶有KFERQ基序的底物并結(jié)合；（2）底物-伴侶復(fù)合物與溶酶體相關(guān)膜蛋白2A（LAMP2A）結(jié)合；（3）通過伴侶復(fù)合物使底物去折疊；（4）形成CMA易位復(fù)合體；（5）溶酶體HSC70介導(dǎo)底物易位；（6）溶酶體蛋白酶對底物進(jìn)行降解；（7）LAMP2A從易位復(fù)合體中解離。

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CMA的關(guān)鍵物質(zhì)

KFERQ基序

CMA底物的識別主要發(fā)生在胞漿內(nèi)，所有CMA底物均含有一個可被HSC70識別的五肽樣基序（KFERQ序列）[2]，該基序由以下氨基酸殘基組成，一個恒定的氨基酸殘基谷氨酰胺（Q），一個堿性氨基酸殘基賴氨酸（K）或精氨酸（R），一個疏水性氨基酸殘基苯丙氨酸（F）、纈氨酸（V）、亮氨酸（L）或異亮氨酸（I），一個酸性氨基酸殘基谷氨酸（E）或天門冬氨酸（D），最后以一個以上所描述的堿性或疏水性氨基酸殘基結(jié)尾。KFERQ序列保證了這種蛋白降解途徑的嚴(yán)格選擇性。

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HSC70

溶酶體腔中和溶酶體膜上均存在HSC70，它是目前唯一被證明直接結(jié)合KFERQ樣基序的伴侶蛋白[1]，參與底物的去折疊，是形成CMA易位復(fù)合體的必需物質(zhì)，缺乏HSC70的溶酶體無法進(jìn)行CMA。在底物進(jìn)入溶酶體被降解后，HSC70促進(jìn)LAMP2A與CMA易位復(fù)合體的解離，使其與新底物結(jié)合，以維持CMA的連續(xù)循環(huán)[3]。

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LAMP2A

LAMP2A在CMA中發(fā)揮重要作用，溶酶體膜上LAMP2A的水平和動態(tài)變化可調(diào)節(jié)CMA通量（即底物降解速率）。在輕度氧化應(yīng)激[4]、基因毒性損傷[5]或缺氧條件[6]下，LAMP2A重新合成使LAMP2A含量增加，進(jìn)而誘導(dǎo)CMA；而在饑餓條件下，LAMP2A在溶酶體中的降解減少，部分被轉(zhuǎn)運至溶酶體膜上，因此溶酶體膜上LAMP2A水平增加，CMA通量增加[7]。目前，限制LAMP2A的表達(dá)量是抑制CMA最常用的方法。

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CMA的檢測工具

基于CMA對底物的嚴(yán)格選擇性，漢恒生物構(gòu)建了KFERQ-PAmCherry1和PAmCherry1-KFERQ-NE工具病毒，可用于感染目的細(xì)胞后直觀地觀察分子伴侶介導(dǎo)自噬的變化。PAmCherry1作為一種光活化蛋白，本身無自發(fā)熒光，需在405nm波長的光暴露5-10分鐘進(jìn)行活化后，才可被激活發(fā)出紅色熒光，因此可通過觀察紅色熒光斑點數(shù)量來檢測活細(xì)胞中的CMA活性。PAmCherry1-KFERQ-NE探針是在KFERQ-PAmCherry1的基礎(chǔ)上增加了一種新型18個氨基酸的表位標(biāo)簽“NE”，這種標(biāo)簽?zāi)軌蛴糜谔禺愋悦庖邫z測和定量PAmCherry1-KFERQ蛋白表達(dá)量，滿足多種實驗需求。

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自噬研究指南系列到這里就結(jié)束啦！下期開始小編將帶來細(xì)胞凋亡的相關(guān)內(nèi)容。漢恒專營工具病毒十余載，如有自噬相關(guān)技術(shù)問題，歡迎咨詢~

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參考文獻(xiàn)：

[1]?Kaushik, Susmita., Kaushik, Susmita., Cuervo, Ana Maria., Cuervo, Ana Maria.. The coming of age of chaperone-mediated autophagy. Nature reviews. Molecular cell biology, 2018, 19(6):365-381.

[2]?Dice, J F., Chiang, H L., Spencer, E P., Backer, J M.. Regulation of catabolism of microinjected ribonuclease A. Identification of residues 7-11 as the essential pentapeptide. The Journal of biological chemistry, 1986, 261(15):6853-9.

[3]?Bandyopadhyay, Urmi., Kaushik, Susmita., Varticovski, Lyuba., Cuervo, Ana Maria.. The chaperone-mediated autophagy receptor organizes in dynamic protein complexes at the lysosomal membrane. Molecular and cellular biology, 2008, 28(18):5747-63.

[4]?Valdor, Rut., Mocholi, Enric., Botbol, Yair., Guerrero-Ros, Ignacio., Chandra, Dinesh.. ?Chaperone-mediated autophagy regulates T cell responses through targeted degradation of negative regulators of T cell activation. Nature immunology, 2014, 15(11):1046-54.

[5]?Park, Caroline., Suh, Yousin., Cuervo, Ana Maria.. Regulated degradation of Chk1 by chaperone-mediated autophagy in response to DNA damage. Nature communications, 2015, 6:6823.

[6]?Ferreira, Jo?o Vasco., F?fo, Hugo., Bejarano, Eloy., Bento, Carla Figueira., Ramalho, José S.. STUB1/CHIP is required for HIF1A degradation by chaperone-mediated autophagy. Autophagy, 2013, 9(9).

[7]?Cuervo, A M., Dice, J F.. Regulation of lamp2a levels in the lysosomal membrane. Traffic (Copenhagen, Denmark), 2000, 1(7).