江蘇細(xì)胞自噬通路

來源: 發(fā)布時(shí)間:2021-09-27

自噬的可誘導(dǎo)特性:表現(xiàn)在2個(gè)方面,第1是自噬相關(guān)蛋白的快速合成,這是準(zhǔn)備階段。第二是自噬體的快速大量形成,這是執(zhí)行階段。批量降解:這是與蛋白酶體降解途徑的明顯區(qū)別「捕獲」胞漿成分的非特異性:由于自噬的速度要快、量要大,因此特異性不是首先考慮的,這與自噬的應(yīng)急特性是相適應(yīng)的。自噬的保守性:由于自噬有利于細(xì)胞的存活,因此無論是物種間、還是各細(xì)胞類型之間(包括病變細(xì)胞),自噬都普遍被保留下來。除了降解方面的功能,自噬本身也是一種將胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)饺苊阁w中的手段。這一過程對非特異性免疫比較重要,因?yàn)樵S多非特異性免疫受體(如TLR3、TLR7、TLR8、TLR9)都分布在溶酶體內(nèi)表面。以往認(rèn)為,外源的免疫原性物質(zhì)往往通過胞吞作用進(jìn)入溶酶體,而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),細(xì)胞質(zhì)中的免疫原性物質(zhì)(如病毒RNA)也可以通過自噬被運(yùn)送至溶酶體,然后與TLR相互作用。自噬在這方面的功能被認(rèn)為與一些自身免疫性疾病的發(fā)生或進(jìn)展有關(guān)。自噬信號(hào)通路受到嚴(yán)密調(diào)控,在基礎(chǔ)水平上起到重要管家作用,可使細(xì)胞在多種應(yīng)力條件下繼續(xù)存活。江蘇細(xì)胞自噬通路

自噬與凋亡合作方式在現(xiàn)有研究報(bào)道中較為多見。該種情況下,自噬與凋亡的調(diào)控目標(biāo)都是促進(jìn)細(xì)胞死亡。合作方式分為3種:(1)各自同步引發(fā)細(xì)胞死亡;(2)一種為主,另一為輔;(3)一方功能缺陷情況下,另一方替補(bǔ)誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。許多誘導(dǎo)凋亡的刺激常常也會(huì)誘導(dǎo)自噬,比如神經(jīng)酰胺調(diào)整乳腺病和結(jié)腸病中均發(fā)現(xiàn)凋亡與自噬同時(shí)上調(diào)。在調(diào)整T淋巴細(xì)胞的臨床試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)二者被同時(shí)喚醒,藥物氯碘喹啉通過擾亂mTOR信號(hào)通路誘導(dǎo)白血病細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞發(fā)生自噬性死亡和凋亡;靶向敲除自噬相關(guān)蛋白ATG7或用自噬阻止劑3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3-MA)會(huì)阻止caspase喚醒,減少細(xì)胞凋亡;許多情況下,自噬誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的潛力被凋亡所阻止,但它會(huì)在凋亡功能缺陷時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。依托泊苷、毒胡蘿卜內(nèi)酯等處理的凋亡缺陷Bax/Bak?/?的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬上調(diào),特異性阻止劑阻止自噬后細(xì)胞存活率明顯上調(diào)。上述情況下,自噬和凋亡通過共同作用、互補(bǔ)合作,或替補(bǔ)機(jī)制共同引發(fā)細(xì)胞死亡。自噬RFP-GFP-LC3B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(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。

在正常情況或短時(shí)間的饑餓狀態(tài)下,細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)主要通過泛素化蛋白酶系統(tǒng)降解為氨基酸。但數(shù)小時(shí)以上的饑餓后,自噬被活化并將蛋白質(zhì)降解為氨基酸。關(guān)于這些氨基酸的用途,主要有三種途徑:自噬的另一大功能是清理細(xì)胞內(nèi)受損的細(xì)胞器或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)。有時(shí)候自噬也會(huì)清理一些多余的細(xì)胞器(如過氧化物酶體)。自噬在清理垃圾方面的功能使自噬成為許多疾病的潛在調(diào)整靶點(diǎn)。已經(jīng)有研究表明,自噬被阻止會(huì)導(dǎo)致不正常的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器在肝臟、神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞中累積。例如,在阿爾茨海默癥中,可以觀察到大量的自噬體,這可能與該疾病中累積的淀粉樣蛋白變性有關(guān)。而在一些神經(jīng)退行性變(如帕金森癥、亨廷頓氏舞蹈癥)的動(dòng)物模型中,用TOR激酶阻止劑來模擬饑餓信號(hào)以增強(qiáng)自噬,可以減少致病的α-突觸核的蛋白積累,并延緩癥狀出現(xiàn)。

自噬紊亂也可能在類風(fēng)濕性關(guān)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(hào)通路非常復(fù)雜,有許多蛋白都可作為調(diào)控自噬的靶點(diǎn),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(jìn)劑和自噬阻止劑兩類。自噬促進(jìn)劑一般通過模擬饑餓或營養(yǎng)缺乏來實(shí)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(xì)胞中主要的能量感受器,阻止mTOR相當(dāng)于模擬細(xì)胞饑餓時(shí)的狀態(tài)。如前文中的機(jī)理所述,阻止mTOR會(huì)解除Atg13的磷酸化,進(jìn)而喚醒自噬。有幾種mTOR阻止劑已經(jīng)進(jìn)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)。大自噬是較為主要的自噬通路,負(fù)責(zé)將細(xì)胞質(zhì)內(nèi)物質(zhì)通過中間雙重細(xì)胞膜囊泡傳輸至溶酶體。

由于自體吞噬較少受到關(guān)注,而且比較難在體外實(shí)驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn),因此,對自體吞噬的機(jī)制還不是比較了解。研究主要集中在酵母及其它重要的單細(xì)胞真核生物,而對植物和哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的自體吞噬過程的了解則更少。盡管對自體吞噬具體過程的了解還需要較大加強(qiáng),但是人們已經(jīng)勾勒出自體吞噬過程的大致輪廓:細(xì)胞質(zhì)中的線粒體等細(xì)胞器首先被稱為“隔離膜”的囊泡所包被,這種“隔離膜”主要來自于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體;囊泡較終形成雙層膜結(jié)構(gòu),即自吞噬體(autophagosome),也稱之為初始自體吞噬泡(initialautophagicvacuoles,AVi);自吞噬體與胞內(nèi)體融合形成中間自體吞噬泡(intermediateautophagicvacuoles,AVi/d);較終自體吞噬泡的外膜與溶酶體融合形成降解自體吞噬泡(degradingautophagicvacuoles,AVd),由溶酶體內(nèi)的酶降解自體吞噬泡中的內(nèi)容物和內(nèi)膜。在病變發(fā)生的發(fā)展的不同階段,自噬的作用可能不同。杭州細(xì)胞自噬RFP-GFP-LC3B

正常細(xì)胞中的自噬性溶酶體在消化、分解、自然更替一些細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)上起著重要作用。江蘇細(xì)胞自噬通路

細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)或阻止后,需對自噬過程進(jìn)行觀察和檢測,常用的策略和技術(shù)有:觀察自噬體的形成。由于自噬體屬于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu),普通光鏡下看不到,因此,直接觀察自噬體需在透射電鏡下。Phagophore的特征為:新月狀或杯狀,雙層或多層膜,有包繞胞漿成分的趨勢。自噬體(AV1)的特征為:雙層或多層膜的液泡狀結(jié)構(gòu),內(nèi)含胞漿成分,如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體等。自噬溶酶體(AV2)的特征為:單層膜,胞漿成分已降解。我們在顯微鏡成像后紅綠熒光merge后通過merge后出現(xiàn)的黃色斑點(diǎn)即只是自噬體.紅色的斑點(diǎn)指示自噬溶酶體,通過不同顏色斑點(diǎn)的計(jì)數(shù)可以清晰的看出自噬流的強(qiáng)弱。江蘇細(xì)胞自噬通路