一、什么是自噬?
细胞自噬(autophagy or autophagocytosis):又称为Ⅱ型细胞死亡,是细胞在自噬相关基因(autophagyrelated gene,Atg)的调控下利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程。
比利时科学家Christian de Duve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Christian de Duve被公以为自噬研讨的鼻祖。Christian de Duve也因发现溶酶体,于1974年取得诺贝尔奖。
目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy-伴侣介导的自噬 CMA)。
①大自噬(Macroautophagy)
即我们说的自噬(autophagy),是依赖溶酶体途径对胞质蛋白和细胞器进行降解的一种过程
②微自噬(Microautophagy)
是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的一种方式;
分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy,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.
二、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(吞噬泡)
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(自噬体),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。
三、自噬的调控
1. 依赖mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶点)途径的自噬
1)PI3K-AKT-mTOR信号通路
2)AMPK-TSC 1/2-mTOR 信号通路
2. 其它的信号通路
1)3-甲基腺嘌呤(3-MA)通过抑制Class ⅢPI3K的活性抑制自噬。
2)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Class ⅢPI3 复合物调控自噬。
3)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。
4)死亡相关蛋白激酶(death-associated proteinlinase,DAPK)和DAPK相关蛋白激酶(DAPK-related protein kinase-1,DRP-1)诱导自噬。
5)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。
四、自噬与疾病
1. 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。
2. 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。
五、细胞自噬研究
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。目前普遍采用的自噬检测方法包括电镜、免疫荧光、蛋白质印迹等方法检测自噬体及其标志蛋白,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。