自噬方面,P53通過轉(zhuǎn)錄依賴和非依賴機制發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。P53轉(zhuǎn)錄喚醒AMPK和結節(jié)性硬化復合物1/2(tuberoussclerosiscomplex1/2,TSC1/TSC2)而阻止mTOR誘導自噬;核內(nèi)P53還可轉(zhuǎn)錄喚醒損傷調(diào)節(jié)自噬調(diào)節(jié)子(damageregulatedautophagymodulator,DRAM),提高自噬;另一方面,胞質(zhì)P53與高遷移率盒蛋白1(highmobilitygroupboxchromosomalprotein1,HMGB1)形成復合物協(xié)調(diào)自噬水平,靶向敲除胞質(zhì)P53基因會提高HMGB1表達誘導自噬,而敲除HMGB1則提高胞質(zhì)P53表達水平阻止自噬。此外還有報道自噬蛋白ATG7能夠直接調(diào)節(jié)P53表達。噬可以被描述為細胞質(zhì)內(nèi)的成分被雙層膜的囊泡包裹,形成自噬體,進而傳遞到溶酶體進行降解的過程。臺州GFP-LC3單熒光自噬慢病毒
微自噬(Microautophagy)是溶酶體(在酵母和植物中為液泡)直接向內(nèi)彎曲折疊,包裹胞內(nèi)物質(zhì)并降解的過程。大多數(shù)微自噬過程都是非選擇性的。饑餓、缺乏氮源或雷帕霉素處理可以誘發(fā)細胞出現(xiàn)微自噬。微自噬在運輸胞內(nèi)物質(zhì)、維持胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)以及增強細胞對饑餓的耐受能力方面有許多功能。例如,由脂質(zhì)降解引發(fā)的微自噬可以調(diào)節(jié)溶酶體膜的脂質(zhì)構成,微自噬也可以起到將糖原運輸?shù)饺苊阁w中的作用。除了巨自噬和微自噬,分子伴侶介導的自噬(Chaperone-mediatedAutophagy)是細胞降解和回收蛋白質(zhì)的另一種方式。在這一過程中,特定蛋白(如錯誤折疊的蛋白)首先被分子伴侶(如hsc70)識別和標記,然后一起被溶酶體表面的受體蛋白(如LAMP-2A)識別,繼而直接轉(zhuǎn)運至溶酶體內(nèi)部并被消化。分子伴侶介導的自噬發(fā)生在許多組織中,其主要功能包括長期饑餓時為細胞供能,調(diào)節(jié)代謝通路,清理無用蛋白質(zhì),幫助T細胞活化等。上海單熒光自噬慢病毒自噬功能不全的細胞易于壞死,但是壞死組織產(chǎn)生的細胞因子(包括部分生長因子)反而會促進病變的生長。
線粒體自噬通過自噬降解胞內(nèi)受損或多余的線粒體,是維持細胞穩(wěn)態(tài)的關鍵機制之一。該途徑異常會導致一系列疾病,如神經(jīng)退行性疾病、病癥等。在線粒體自噬發(fā)生過程中的關鍵步驟是自噬小體識別待降解線粒體的過程,該過程一般認為由自噬受體和LC3/GABARAP家族蛋白之間的相互作用實現(xiàn)。目前仍有比較多線粒體自噬受體的選擇性識別機制尚不明確。該研究探討線粒體自噬特異性受體Bcl-rambo與LC3s/GABARAPs的選擇性結合及其分子識別機制,研究該選擇性結合對Bcl-rambo介導的線粒體自噬的影響。研究發(fā)現(xiàn):Bcl-rambo與6種LC3/GABARAP家族蛋白的相互作用強度有明顯差異。通過分子建模及突變研究發(fā)現(xiàn)這種選擇性可能與自噬受體的LIRmotif的某些特定殘基有關。進一步的細胞內(nèi)實驗表明,破壞這種選擇性識別機制會導致Bcl-rambo介導線粒體自噬異常。
選擇性自噬是真核生物體內(nèi)清理蛋白、受損細胞器和外源微生物的基礎生理過程。而蛋白的翻譯后修飾,特別是泛素化修飾能夠作為選擇性自噬中的底物識別的重要信號。崔雋教授課題組發(fā)現(xiàn)選擇性自噬參與調(diào)控非經(jīng)典NF-kB信號通路的重要過程。選擇性自噬中的貨物受體p62通過識別p52/p100的N端上的K63泛素化鏈進而促使p52/p100發(fā)生自噬降解,阻止非經(jīng)典NF-kB信號通路。有趣的是,已有報道認為p100C端的K48泛素化鏈是蛋白酶體降解信號。而崔雋教授課題組發(fā)現(xiàn)的K63泛素化鏈修飾并非大家所熟知的蛋白降解信號,但卻能被自噬貨物受體p62識別并介導蛋白降解,進而調(diào)控底物功能,影響生理與疾病進程。相同的細胞在不同的外部因素作用時,自噬的作用可能不同。自噬過程比較快,被誘導后8min即可觀察到自噬體形成,2h后自噬溶酶體基本降解消失。
自噬體形成依賴于一系列ATG蛋白在蛋白泛素化過程中的共價結合。ATG5和ATG12被譽為自噬的“中心”,為自噬體形成所必需,它們被發(fā)現(xiàn)還參與了細胞凋亡的調(diào)控。ATG5可以被Caplains剪切,造成ATG5N端片段以一種未知的機制轉(zhuǎn)位到線粒體,與抗凋亡蛋白Bcl-xL結合,促發(fā)線粒體細胞色素C釋放,誘導凋亡。研究發(fā)現(xiàn)在一系列不同凋亡刺激下,ATG12不但是caspase喚醒所必需的,它還可通過結合方式中和Bcl-2、Mcl-1的抗凋亡能力。進一步實驗則發(fā)現(xiàn),ATG12是因為具備和Bcl-2、Mcl-1結合的BH3樣結構域而具有促凋亡功能。自噬體與溶酶體融合,成為自溶體,一些被隔離的貨物被降解,然后回收以維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。北京自噬GFP-LC3B
分子伴侶介導的自噬:胞質(zhì)內(nèi)蛋白結合到分子伴侶后被轉(zhuǎn)運到溶酶體腔中,然后被溶酶體酶消化。臺州GFP-LC3單熒光自噬慢病毒
自噬紊亂也可能在類風濕性關節(jié)炎、多發(fā)性硬化等其他自身免疫病的發(fā)生中起到一定作用。自噬的信號通路非常復雜,有許多蛋白都可作為調(diào)控自噬的靶點,并針對其開發(fā)藥物。按照對自噬功能的影響,這些分子大體可分為自噬促進劑和自噬阻止劑兩類。自噬促進劑一般通過模擬饑餓或營養(yǎng)缺乏來實現(xiàn)對自噬的刺激作用。這一類分子較常見的是TOR激酶(mTOR)阻止劑。由于mTOR是細胞中主要的能量感受器,阻止mTOR相當于模擬細胞饑餓時的狀態(tài)。如前文中的機理所述,阻止mTOR會解除Atg13的磷酸化,進而喚醒自噬。有幾種mTOR阻止劑已經(jīng)進入市場,例如雷帕霉素(Rapamycin,又稱西羅莫司Sirolimus)、依維莫司(Everolimus)和索拉非尼(Sorafenib)。臺州GFP-LC3單熒光自噬慢病毒