自噬的相关分子机制北大核心CSCD

细胞自噬是真核生物中高度保守的一类生物学途径,它通过降解细胞浆内不同组分,维持细胞自身平衡并帮助细胞在应激情况下生存。自噬在生物体生长发育、免疫防御、肿瘤抑制及神经退行性疾病中都有重大的意义。哺乳动物细胞中,自噬过程主要由自噬相关蛋白(Atg)所形成的一系列复合物所调控,这些蛋白质分别在自噬的启动、自噬泡的形成、延伸及成熟和降解过程中发挥重要的作用。在此,本文针对一些重要的自噬相关蛋白质对近年来自噬分子机制的研究进展做一总结。     

溶酶体途径在细胞自噬过程中的功能意义

溶酶体具有高度保守的异质性,是细胞自噬的关键细胞器。细胞质中的蛋白质和细胞器最终在溶酶体降解,故溶酶体在维持细胞结构和功能的平衡方面起着重要生理作用。通过自噬溶酶体途径,细胞可清除某些病原体并参与抗原呈递。细胞自噬与异噬经溶酶体密切联系。自噬过程中溶酶体功能障碍与某些疾病和衰老等相关。对细胞自噬的溶酶体途径及其功能意义作了概述。     

核糖体相关质量控制与核糖体自噬研究进展

细胞中蛋白质处于不断合成和降解的动态更新过程中,其稳态与细胞功能密切相关。细胞中存在多种蛋白质质量控制（protein quality control,PQC）机制来监测蛋白质合成和降解过程的异常,以确保蛋白质组的完整性和细胞适应性。核糖体是细胞内数量最多的细胞器,系细胞内蛋白质合成的主要场所。现已明确,核糖体相关质量控制（ribosome-associated quality control,RQC）与核糖体自噬能通过溶酶体依赖和非依赖途径调节细胞内核糖体数量及功能以维持蛋白质稳态,从而增强细胞在应激状态下的适应能力。RQC失调、核糖体自噬障碍则参与多种疾病的发生及发展过程,靶向RQC和核糖体自噬可能成为防治多种疾病的有效手段。本综述聚焦核糖体相关的PQC途径,并进一步讨论了它们在蛋白质稳态维持中的重要地位及其在人类疾病发生发展中的潜在作用。     

自噬在疾病中的双重作用

自噬是细胞的一种正常的生理活动,参与细胞内损伤的蛋白质和亚细胞器经溶酶体途径降解的过程。自噬可以抵御外界的不良环境,在多种疾病中起着重要作用。近年来,大量研究表明自噬在细胞新陈代谢和生理功能上有双重作用,在疾病发生的不同时期,自噬起到不同的作用。通常情况自噬可以及时的清除细胞内损伤的蛋白质,作为一种细胞的保护机制,但是自噬的持续活化,导致细胞内大量蛋白质的降解,使细胞无法维持其基本结构,最终将导致细胞坏死或凋亡。自噬、凋亡和坏死的转化,很有可能受到p53、Bcl-2、Beclin-1、ATG5、TG2及p62等信号分子调控。肝脏和心脏是维持人体生命活动的重要器官,自噬在脂肪肝、肝硬化、心肌梗塞及心脏衰竭等疾病中扮演着重要的角色。本文总结了自噬、凋亡及坏死的相互关系,自噬在疾病中的双重作用,并重点介绍自噬在肝脏和心脏疾病中的作用。     

自噬与代谢及代谢性疾病

细胞自噬是真核生物中一种高度保守的代谢过程,可以清除受损的细胞器,降解糖原、脂类、蛋白质等生物大分子物质供细胞重新利用,对维持细胞内代谢平衡有重要意义。自噬障碍常被发现与代谢性疾病相关,如酸性麦芽糖酶缺乏症、肥胖和神经退行性疾病等。该文就近年来关于自噬与代谢及代谢性疾病的研究作一综述。     

内质网应激与自噬及其交互作用影响内皮细胞凋亡

内质网应激是普遍存在于真核细胞中的应激-防御机制。在内环境稳态遭到破坏的情况下,未折叠蛋白质反应的3条信号通路,分别通过增强蛋白质折叠能力、减少蛋白质生成和促进内质网相关蛋白质降解等途径缓解细胞内压力。同时,也通过多种分子信号机制调控细胞凋亡。自噬是一种生理性的降解机制。通过形成自噬泡并与溶酶体结合摄取并水解胞内受损细胞器和蛋白质等,清除代谢废物,维持细胞正常功能。自噬缺陷或过度激活均可导致细胞凋亡或非程序性死亡。自噬的程度和细胞内压力水平有关。内质网应激通过未折叠蛋白质反应和Ca²⁺浓度变化及其相关分子信号调控自噬。自噬又可反馈性调节内质网应激反应,二者相互作用,在内皮细胞凋亡过程中发挥重要作用。未来内质网应激和自噬可作为药物靶点为内皮相关性疾病提供诊疗策略。     

综述: 细胞自噬的研究方法

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．研究的深入对自噬的检测方法也提出了更高的要求,自噬功能障碍包括自噬体形成和降解障碍,因此,准确全面地评估自噬不仅包括自噬体的检测,还包括动态观察整个自噬性降解的过程是否顺畅(即自噬潮分析)．另外,通过药物或基因干预技术来人为地调控自噬以观察其在体内体外模型中的作用也是自噬分析的重要内容．需要注意的是,任何一种方法单独应用均不能作为自噬的依据,对任何方法得到的结果进行解释时必须慎重,特别是不能将自噬体的增多减少或自噬相关蛋白表达的高低等同于自噬的增强或减弱．     

自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能

细胞内所有的蛋白质和大多数的细胞外蛋白都在不断的进行更新,即它们在不断地被降解,并被新合成的蛋白质取代。细胞内蛋白的降解主要通过两个途径,即自噬和泛素蛋白酶体系统。自噬是一种由溶酶体介导的细胞内过多或异常蛋白质的降解机制。在细胞内主要有3种类型的自噬,即分子伴侣介导的自噬、微自噬和巨自噬。泛素蛋白酶体系统是由泛素介导的一种高度复杂的蛋白降解机制,它参与降解细胞内许多蛋白质并且这个过程具有高度特异性。细胞内蛋白质的降解参与调节许多细胞过程,包括细胞周期、DNA修复、细胞生长和分化、细胞质量的控制、病原生物的感染反应和细胞凋亡等。许多严重的人类疾病被认为是由于蛋白质降解系统的紊乱而引起的。文章综述了自噬和泛素化途径及其分子机制,以及蛋白质降解系统紊乱的病理学意义。     

自噬在发育及干细胞中的作用

自噬是亚细胞膜结构发生动态变化并经溶酶体介导的细胞内蛋白质和细胞器降解的过程。通过平衡细胞内的合成和分解代谢,自噬可以维持细胞内环境稳态。干细胞是具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,对组织器官再生和维持组织稳态有重要作用。近年的研究表明,自噬在维持干细胞功能方面有非常重要的作用,本文综述了自噬的形成过程和分子机制及其在发育及干细胞中的作用。     

细胞自噬及其调控病原真菌致病毒力的研究进展

自噬是细胞通过自我降解、重新利用胞内蛋白质和细胞器的过程,有利于帮助生物体抵御饥饿或其他不良环境条件。以酵母等为对象的研究揭示细胞自噬可分为3种类型:巨自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬,均具有重要的生理功能,其中针对巨自噬的机理研究最为深入广泛。不同自噬相关基因分别组成不同的功能模块,各自调控或完成自噬起始、自噬体形成、泛素化修饰和底物降解等。自噬活性的启动及不同底物的降解受表观遗传、转录、转录后及翻译后等多重调控。针对不同自噬相关基因功能的研究结果表明,不同病原真菌中存在与酵母自噬同源基因既保守又高度分化的生物学功能或效应。与酵母同源基因的生物学效应不同,不同关键自噬基因可分别参与调控病原真菌产孢、菌丝生长、细胞分化、侵染结构成熟,以及致病毒力等。自噬与致病毒力的关联性拓展了病原真菌致病机理的研究范畴,进一步研究病原菌自噬与寄主免疫互作的效应机制具有重要的生物学意义。     

几个能量代谢相关蛋白在HeLa细胞自噬过程中表达下调

自噬是真核细胞中的一种保守的代谢信号通路。人们已经知道自噬与肿瘤发生等疾病密切相关,但对于自噬的分子机制仍然不是很清楚。鉴定更多的自噬相关蛋白对于进一步阐明自噬的分子机制具有重要意义。该研究使用饥饿法处理HeLa细胞,通过电镜观察以及检测自噬标记蛋白LC3-I的转换,证实HeLa细胞发生了明显的自噬。之后,使用双向电泳结合串联质谱分析鉴定细胞自噬时发生变化的蛋白质。结果发现果糖二磷酸醛缩酶A、GAPDH和ATP合成酶O亚基的量在HeLa细胞发生自噬后明显降低。实时定量PCR结果证明饥饿诱导后,这三种蛋白的mRNA水平都发生了明显的下降。使用自噬抑制剂3-Methyladenine预处理HeLa细胞后再行饥饿,三种蛋白mRNA的表达水平与正常细胞相当而明显高于饥饿诱导的细胞。结果表明这三种蛋白在饥饿诱导的自噬中表达下调,其分子机制还有待进一步研究。     

受体酪氨酸激酶对自噬的调控及其研究进展*

自噬是真核生物进化上保守的溶酶体降解的生物学过程,在维护细胞内的稳态、消除有害组分等方面起到了重要作用。受体酪氨酸激酶家族(receptor tyrosine kinase,RTKs)是一类激酶蛋白,在正常细胞和癌症细胞的运动和侵袭中起着重要作用。RTKs蛋白既能促进自噬,也能抑制自噬。研究显示,RTKs能够在肿瘤和相关疾病中发挥自噬作用,比如表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)可以抑制自噬,从而促进肿瘤生长、增殖;还能通过RTK/Ras/ERK信号通路诱导自噬,进而参与诸如细胞免疫反应之类的相关疾病。主要综述了RTKs对自噬的调控作用和相关研究成果,为靶点靶向疗法的理论依据提供了基础。     

Autophagy in the cellular energetic balance

Autophagy mediates the degradation of cellular components in lysosomes, assuring removal of altered or dysfunctional proteins and organelles. Autophagy is not only activated in response to cellular damage; in fact, one of its strongest and better-characterized stimuli is starvation. Activation of autophagy when nutrients are scarce allows cells to reutilize their own constituents for energy. Besides protein breakdown, autophagy also contributes to the mobilization of diverse cellular energy stores. This recently discovered interplay between autophagy and lipid and carbohydrate metabolism reveals the existence of a dynamic feedback between autophagy and cellular energy balance.     

参与细胞自噬的蛋白质的翻译后修饰

细胞自噬是进化上高度保守的细胞分解代谢途径. 在代谢应激下激活,产生双层膜结构的自噬小体,将胞浆内受损细胞器和蛋白质包裹、转运至溶酶体降解,维持细胞内环境平衡,是一种典型的细胞质量控制机制.目前,经典自噬通路中的主要蛋白质已经明确.但代谢应激信号的输入引起这些蛋白质怎样的活性和功能变化,这些变化对自噬产生怎样的影响,却是知之甚少.本文从翻译后修饰角度对代谢应激状态下自噬过程中相关蛋白质的调节进行综述,有助于深入了解自噬过程.     

Autophagy in filamentous fungi

Autophagy is a ubiquitous, non-selective degradation process in eukaryotic cells that is conserved from yeast to man. Autophagy research has increased significantly in the last ten years, as autophagy has been connected with cancer, neurodegenerative disease and various human developmental processes. Autophagy also appears to play an important role in filamentous fungi, impacting growth, morphology and development. In this review, an autophagy model developed for the yeast Saccharomyces cerevisiae is used as an intellectual framework to discuss autophagy in filamentous fungi. Studies imply that, similar to yeast, fungal autophagy is characterized by the presence of autophagosomes and controlled by Tor kinase. In addition, fungal autophagy is apparently involved in protection against cell death and has significant effects on cellular growth and development. However, the only putative autophagy proteins characterized in filamentous fungi are Atg1 and Atg8. We discuss various strategies used to study and monitor fungal autophagy as well as the possible relationship between autophagy, physiology, and morphological development.     

Don't forget to be picky – selective autophagy of protein aggregates in neurodegenerative diseases

The homeostasis of cells depends on the selective degradation of damaged or superfluous cellular components. Autophagy is the major pathway that recognizes such components, sequesters them in de novo formed autophagosomes and delivers them to lysosomes for degradation. The recognition of specific cargo and the biogenesis of autophagosomes involve a dedicated machinery of autophagy related (ATG) proteins. Intense research over the past decades has revealed insights into the function of autophagy proteins and mechanisms that govern cargo recognition. Other aspects including the molecular mechanisms involved in the onset of human diseases are less well understood. However, autophagic dysfunctions, caused by age related decline in autophagy or mutations in ATG proteins, are directly related to a large number of human pathologies including neurodegenerative disorders. Here, we review most recent discoveries and breakthroughs in selective autophagy and its relationship to neurodegeneration.     

自噬相关去泛素化酶及其小分子抑制剂的研究进展

自噬是进化上高度保守并受到多途径严密调控的细胞生物学过程,其向溶酶体递送多种细胞质组分以进行细胞内物质的降解以及再循环.这一过程涉及到细胞器的更新、错误折叠蛋白质和蛋白质聚集体以及细胞内病原体的清除.因此,自噬对于细胞稳态的维持至关重要,与许多人类疾病的发生发展密切相关.随着细胞自噬调节机制研究的不断深入,越来越多的去泛素化酶被证明在自噬相关的泛素信号调控系统中发挥了重要的作用.这些去泛素化酶作用于细胞自噬的不同阶段,靶向调节不同的泛素化自噬功能元件或自噬底物.去泛素化酶作为包括神经退行性疾病以及肿瘤在内的细胞自噬相关疾病的治疗靶点受到了广泛的关注,其中各类小分子抑制剂的发现为进一步研究去泛素化酶的自噬调节活性及相关疾病的治疗提供了可能.     

Autophagy regulates death of retinal pigment epithelium cells in age-related macular degeneration

Age-related macular degeneration (AMD) is an eye disease underlined by the degradation of retinal pigment epithelium (RPE) cells, photoreceptors, and choriocapillares, but the exact mechanism of cell death in AMD is not completely clear. This mechanism is important for prevention of and therapeutic intervention in AMD, which is a hardly curable disease. Present reports suggest that both apoptosis and pyroptosis (cell death dependent on caspase-1) as well as necroptosis (regulated necrosis dependent on the proteins RIPK3 and MLKL, caspase-independent) can be involved in the AMD-related death of RPE cells. Autophagy, a cellular clearing system, plays an important role in AMD pathogenesis, and this role is closely associated with the activation of the NLRP3 inflammasome, a central event for advanced AMD. Autophagy can play a role in apoptosis, pyroptosis, and necroptosis, but its contribution to AMD-specific cell death is not completely clear. Autophagy can be involved in the regulation of proteins important for cellular antioxidative defense, including Nrf2, which can interact with p62/SQSTM, a protein essential for autophagy. As oxidative stress is implicated in AMD pathogenesis, autophagy can contribute to this disease by deregulation of cellular defense against the stress. However, these and other interactions do not explain the mechanisms of RPE cell death in AMD. In this review, we present basic mechanisms of autophagy and its involvement in AMD pathogenesis and try to show a regulatory role of autophagy in RPE cell death. This can result in considering the genes and proteins of autophagy as molecular targets in AMD prevention and therapy.