自噬基本参数
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自噬企业商机

大自噬,也就是通常说的自噬,是真核细胞蛋白降解的途径之一。自噬可以被描述为细胞质内的成分(细胞器、蛋白等)被双层膜的囊泡包裹,形成自噬体,进而传递到溶酶体进行降解的过程。详细来说,自噬过程与内涵体途径密不可分。一方面,自噬体能够与晚期内体融合形成中间囊泡终形成自噬溶酶体;另一方面,自噬体能够直接与溶酶体融合形成自噬溶酶体。无论通过哪条途径,自噬溶酶体较终通过酸性水解酶将细胞器、蛋白等消化分解。细胞本底水平的自噬发生在营养充足的条件下,可保护细胞免受错误折叠蛋白或受损细胞器的影响,从而防止某些疾病的发生(如神经退行性疾病和病症)。饥饿等也可诱导自噬的发生,通过降解大分子物质和细胞器为细胞活动提供营养和能量。溶酶体中的酶随后将自噬体内容物降解。广州细胞自噬

根据细胞物质运到溶酶体内的途径不同,自噬分为以下几种。①大自噬:由内质网、高尔基体或细胞质膜等来源的膜包绕待降解物形成自噬体,然后与溶酶体融合并降解其内容物;②小自噬:溶酶体的膜直接包裹长寿命蛋白等,并在溶酶体内降解;③分子伴侣介导的自噬(chaperonemediatedautophagy,CMA):胞质内蛋白结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中,然后被溶酶体酶消化。CMA的底物是可溶的蛋白质分子,在清理蛋白质时有选择性,而前两者无明显的选择性。中间双重细胞膜囊泡是一种自噬体,可与溶酶体相结合,形成自噬体。广州细胞自噬在自噬过程中,通过压力诱导自噬后,细胞质物质被自噬体的双膜结构隔离。

自噬通过分解并清理受损的蛋白质和细胞器来达到清洁细胞的效果,该过程对于神经元等寿命较长的细胞来说十分重要,由于神经元不再能够进行细胞分裂,因此特别容易积聚对自身有害的蛋白质和受损的细胞器。在他们的新研究中,科学家表明,老鼠大脑中的神经元不需要自噬就可以存活。此外,这些神经元细胞通过自噬相关蛋白来调节对学习和记忆至关重要的分子微管转运过程。自噬对大脑的健康至关重要,这一事实得到了近十年来科学发现的支持。科学家发现自噬的新功能表明,对患者自噬活性的诊治性调节不只可以促进脑部废物清理,还可以通过改变细胞内转运系统的效率来改变认知能力。自噬性溶酶体是一种自体吞噬泡,作用底物是内源性的,即细胞内的蜕变、破损的某些细胞器或局部细胞质。

对抗关系中,自噬与凋亡的目标及过程背道而驰。自噬并不引发细胞死亡,相反促进细胞存活。内质网应激中,自噬通过消化蛋白聚集物和错误折叠蛋白维护内质网功能,限制了内质网应激反应诱发的细胞凋亡。在细胞能量危机的时候,自噬还通过消化细胞器和蛋白质等大分子为细胞提供能量和营养,延长细胞寿命。因而在成年小鼠的饥饿期、乳鼠出生后的喂养适应期以及营养剥夺的细胞中,均显示出自噬为细胞存活所必需。在细胞遭受代谢应激、药物调整和放射性损伤时,自噬也是维护基因完整性的重要机制。因此,在乳腺病、前列腺病及结肠病细胞中阻止自噬,能够提高病变细胞对放化疗的敏感性。线粒体自噬是自噬的一种,它能通过清理去极化线粒体减少活性氧簇,达到细胞保护的目的。线粒体自噬甚至可通过减少线粒体外膜通透化和减少细胞色素C和SMAC/DIABLO等线粒体促凋亡蛋白的释放阻止凋亡发生。大自噬,也就是通常说的自噬,是真核细胞蛋白降解的途径之一。细胞能利用自噬来消灭受损的蛋白质和细胞器,这个过程对抵抗人类的衰老带来的负面影响有举足轻重的意义。

自噬与凋亡合作方式在现有研究报道中较为多见。该种情况下,自噬与凋亡的调控目标都是促进细胞死亡。合作方式分为3种:(1)各自同步引发细胞死亡;(2)一种为主,另一为辅;(3)一方功能缺陷情况下,另一方替补诱导细胞死亡。许多诱导凋亡的刺激常常也会诱导自噬,比如神经酰胺调整乳腺病和结肠病中均发现凋亡与自噬同时上调。在调整T淋巴细胞的临床试验中也发现二者被同时唤醒,药物氯碘喹啉通过扰乱mTOR信号通路诱导白血病细胞和骨髓瘤细胞发生自噬性死亡和凋亡;靶向敲除自噬相关蛋白ATG7或用自噬阻止剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3-MA)会阻止caspase唤醒,减少细胞凋亡;许多情况下,自噬诱导细胞死亡的潜力被凋亡所阻止,但它会在凋亡功能缺陷时发挥关键作用。依托泊苷、毒胡萝卜内酯等处理的凋亡缺陷Bax/Bak−/−的小鼠胚胎成纤维细胞中发现细胞自噬上调,特异性阻止剂阻止自噬后细胞存活率明显上调。上述情况下,自噬和凋亡通过共同作用、互补合作,或替补机制共同引发细胞死亡。线粒体自噬是自噬的一种,它能通过清理去极化线粒体减少活性氧簇,达到细胞保护的目的。广州细胞自噬

在基础条件下,各类细胞中均存在低水平自噬。但营养不足或缺氧等刺激可能导致自噬水平上调。广州细胞自噬

在细胞自噬的过程中,其C端暴露的甘氨酸经过一个类似泛素化的过程,以ATG7为E1样jihuo酶(E1-like activating enzyme), 以ATG3为E2样连接酶(E2-like conjugation enzyme),以Atg12-Atg5-Atg16复合物为E3样连接酶(E3-like ligase),在C端甘氨酸上共价连接上磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)而成为LC3B-PE即LC3B II。与胞质定位的LC3B I不同,LC3B II定位于自噬体(autophagosome)的内膜和外膜上。在自噬体与溶酶体融合后,自噬体外膜上的LC3B II被Atg4所酶切,而自噬体内膜上的LC3B II则被溶酶体内的蛋白酶所降解。尽管LC3B II比LC3B I的分子量要大,但由于其极强的疏水性,在SDS-PAGE电泳时,LC3B II比LC3B I迁移得更快,其表观分子量分别为14kD和16kD。广州细胞自噬

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