内质网自噬的研究进展

内质网是蛋白、脂类、磷脂、类固醇以及寡糖的合成和修饰位点,同时也负责钙离子的储存与内源性及外源性产物的脱毒处理。与传统概念的巨自噬(macrophagy)不同,有一种自噬体对于其包含的物质是有高度选择性的,我们称它为选择性自噬。内质网自噬(ER-phagy)是调节内质网的碎片化,并把其递呈给溶酶体进行清除的一种选择性自噬的方式。它的主要功能是降解多余的内质网膜,控制内质网的体积和维持细胞稳态。内质网应激,营养枯竭,非折叠蛋白的聚集,病原入侵都能够导致内质网自噬。介导内质网自噬的受体包括FAM134B、SEC62、RTN3以及CCPG1。这些受体通过特异的模块把需要自噬处理的内质网与巨自噬相关分子联接。本文就内质网自噬受体的结构与功能以及内质网自噬在疾病中的作用进行概述,以期对这一新发现的选择性自噬的研究提供帮助。     

内质网应激诱导自噬的分子机制

在真核细胞中,内质网对蛋白质的折叠和运输至关重要,多种病理因素对内质网稳态的扰乱,可导致内质网腔中未折叠或错误折叠蛋白蓄积,即内质网应激(ERS)。细胞为此通过激活一种叫做未折叠蛋白反应(UPR)的防御反应来恢复内质网稳态。自噬是一种被描述为"自我吞食"的细胞代谢过程,其通过批量清除和降解未折叠蛋白以及破损细胞器在ERS时作为一种重要的保护机制。近年的研究显示这两个系统动态互联,且ERS可以通过多种方式诱导自噬的发生。在本文中,我们将总结目前关于ERS尤其是UPR诱导自噬的分子机制的相关知识,以进一步指导关于ERS与自噬关系的的研究。     

内质网应激与细胞自噬的关系

内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是真核细胞普遍存在的应激–防御机制。ERS状态下,细胞会启动未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)增强对未折叠蛋白的折叠和对错误折叠蛋白的降解,以恢复内质网的正常生理功能。一些引发ERS的刺激也会诱发细胞自噬。自噬作为真核细胞保守的降解机制,可通过加快错误折叠蛋白的降解,降低ERS水平,是继UPR之外帮助内质网恢复稳态的另一重要角色。研究表明,ERS及其伴随的细胞自噬与很多疾病的发生发展密切相关。然而,ERS如何引发细胞自噬,自噬如何反馈调节ERS,UPR与细胞自噬如何关联,这些问题并未得到详细的探讨和阐释。因此,该文对ERS和细胞自噬的关系及其关联机制进行综述,以期为相关疾病发病机制的阐明和开发新的治疗策略提供依据。     

植物自噬的调控因子和受体蛋白研究进展

自噬是真核生物细胞内一种进化保守的分解代谢过程,能帮助有机体抵抗各种环境胁迫。通常情况下,自噬的发生过程主要涉及自噬相关同源蛋白的参与,同时需要一系列胞质中蛋白和代谢小分子调控其发生水平。除此之外,某些受体蛋白还可以帮助自噬相关蛋白识别特定的降解底物包括某些受损的细胞器和蛋白质,以此来介导选择性自噬的发生。本文以模式植物拟南芥为代表,综述了近年来植物自噬的调控因子活性氧(Reactive oxygen species, ROS)、TOR(Target of rapamycin)和受体蛋白NBR1(Neighbor of BRCA1 gene protein)、RPN10(Regulatory particle non-ATPase 10)等的研究进展以及它们的相关作用机制。     

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。     

内质网应激及自噬参与百草枯中毒所致肺损伤

目的:探讨内质网应激及自噬在百草枯中毒所致大鼠肺脏损伤中的作用。方法:选取Wistar大鼠腹80只,腹腔注射百草枯(15 mg/kg)建立百草枯中毒肺脏损伤的动物模型。染毒后1、3、7、14、21 d处死动物取肺组织,采用HE染色和Van Gieson(V.G)染色观察大鼠肺脏损伤及纤维化情况,电镜观察Wistar大鼠肺脏胞浆空泡变、自噬体的形成以及肺脏损伤。Western-blot方法观察Wistar大鼠内质网应激相关蛋白(GRP94、Caspase-12和CHOP)和自噬相关蛋白(LC3-II、Beclin-1)的表达。结果:HE及V.G染色结果显示随中毒时间延长,百草枯中毒肺损伤及肺纤维化逐渐加重;电镜结果显示百草枯中毒肺脏发生胞浆空泡变、自噬体形成。与对照组比较,在百草枯中毒组内质网应激相关蛋白GRP94在3 d表达达到峰值(P0.001),7 d表达开始降低(P0.05),CHOP蛋白表达3 d开始增加(P0.001),cleaved caspase-12蛋白表达7 d开始增加(P0.001),并逐渐加强,自噬相关蛋白LC3-II和Beclin-1表达3 d开始增加(P0.001),14 d表达最高(P0.001)。结论:内质网应激以及细胞自噬共同参与百草枯中毒所致肺脏损伤。     

酪氨酸激酶受体介导的信号网络对内质网应激反应的影响

内质网应激和酪氨酸激酶受体介导的信号网络是细胞内两个重要的信号网络。研究证实内质网应激反应和酪氨酸激酶受体介导的信号网络参与众多的生理病理过程,且二者之间存在广泛的对话交流。通过对两个信号通路之间对话交流机制的研究有助于我们对一些疾病过程进行深入了解。本文将针对酪氨酸激酶受体介导的信号网络对内质网应激反应的影响及其机制进行阐述。     

泛素信号途径、自噬受体与细胞选择性自噬

蛋白质泛素化是真核生物细胞内蛋白质合成后最重要和最普遍的修饰方式之一。发生在蛋白质底物上的泛素化,由于其泛素化方式及形成泛素链的连接形式的多样性,又统称为泛素信号途径。研究表明,泛素信号途径对蛋白质的调节作用分为降解相关和非相关的两种。细胞内蛋白质的降解主要通过泛素-蛋白酶体或溶酶体-自噬途径来完成。一般认为,通过泛素-蛋白酶体降解的蛋白质具有很强的选择性,而通过溶酶体-自噬途径降解的蛋白质一般选择性较差。然而,近年来,细胞自噬受体如p62等的发现则表明细胞自噬同样具有很强的选择性,这一类由细胞自噬受体介导的细胞自噬被称为细胞选择性自噬(Selective autophagy)。蛋白质泛素化及降解调控几乎所有类型的细胞活动;与之对应的是,蛋白质泛素化及降解异常与包括肿瘤在内的多种人类疾病的发生发展密切相关。本文综述了泛素信号途径调控蛋白质通过蛋白酶体或自噬途径降解的基本过程和部分最新进展,并结合本实验室的研究成果介绍泛素化修饰细胞自噬受体调控细胞选择性自噬的新机制。     

选择性自噬受体TAX1BP1的研究进展及意义

自噬是真核细胞内主要的降解系统之一,在清除细胞内受损物质方面发挥着重要作用.近年来,自噬与疾病的关系成为研究的热门话题.自噬功能的异常往往影响着疾病的发生、发展及预后.细胞通过自噬途径选择性地清除某些细胞质成分的过程称为选择性自噬.选择性自噬的发生通常需要自噬受体的参与,不同的自噬受体发挥的具体功能也不尽相同.其中,T...     

内质网应激诱导的自噬在肝脏疾病中的研究进展

错误/未折叠蛋白的积累可导致内质网(endoplasmic reticulum, ER)结构和功能紊乱,从而诱发内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS),激活未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)。UPR作为适应性机制可恢复早期的ERS,重建ER稳态;当UPR不足以缓解ERS时,会通过UPR介导的3个跨膜蛋白(IRE1α、PERK、ATF6)诱发细胞凋亡或自噬。自噬作为ERS的另一种保护性反应,可通过降解错误折叠蛋白和清除受损细胞器来减轻ERS。另外,自噬是ERS重要的下游事件并处于凋亡的上游,ERS介导的自噬可通过调节细胞凋亡发挥促凋亡或抗凋亡双重作用。ERS与自噬间的相互作用在酒精/非酒精性脂肪肝、肝纤维化、肝癌等多种肝脏疾病中扮演着重要角色,但二者在肝病发生发展过程中的具体机制尚不明确。因此,探讨ERS与自噬通过复杂的网络通路调控肝脏疾病的机制有助于改善相关肝脏疾病,这可能成为治疗肝病的有效靶点。     

血管内皮细胞内质网应激

内质网是调控细胞内膜型/分泌型蛋白质合成、钙稳态和细胞凋亡的重要细胞器,多种因素影响内质网稳态、触发内质网应激。适当的内质网应激通过激活未折叠蛋白反应促进内质网紊乱的恢复,但过度内质网应激触发内质网相关凋亡途径,参与多种疾病的发生。血管内皮细胞具有高度发达的内质网,对内质网应激非常敏感,本文综述血管内皮细胞内质网应激反应及其在血管损伤相关疾病中的作用。     

Parkin介导的线粒体自噬及细胞器互作机制

线粒体是细胞生理代谢活动发生的重要场所. 线粒体生发降解平衡是维持能量代谢稳定的重要保障. Parkin作为E3泛素连接酶，通过PINK1/Parkin、LC3等多种信号参与调控线粒体自噬过程. 此外，Parkin还能够影响线粒体相关内质网膜、调控细胞器间钙流，在线粒体-内质网对话过程中调控溶酶体途径介导的线粒体自噬. 脂肪组织是研究线粒体调节机制的理想模型：寒冷刺激诱导富含线粒体的米色脂肪生成；移除刺激后，组织中线粒体消失恢复为白色脂肪，但线粒体稳定性的调控机理目前仍有很多未知. 本文综述Parkin介导线粒体自噬途径的最新研究进展，及其参与线粒体、内质网、溶酶体等不同细胞器间相互作用的调控机制.     

ULK1蛋白激酶通过自噬及非自噬途径介导的生理、病理和疾病研究进展

ULK1 (unc-51 like autophagy activating kinase 1)是一种哺乳动物丝/苏氨酸激酶,其作为自噬起始复合物的关键分子可介导细胞发生经典自噬反应。经典自噬反应是细胞通过由一系列自噬相关蛋白质介导的自噬溶酶体途径,将废弃或受损的蛋白质、细胞器经过自噬体的包裹后与溶酶体结合,继而使蛋白质、细胞器在溶酶体内降解。因此, ULK1介导的经典自噬反应是细胞质量控制的重要组成部分。除了介导经典自噬反应以外,ULK1也发挥着独立于自噬反应之外的重要作用,比如:促进细胞凋亡、强化磷酸戊糖途径、调控固有免疫反应等。此外, ULK1在糖脂代谢、红细胞形成、内质网应激、肿瘤、神经系统疾病中也发挥着重要作用。鉴于ULK1的重要性,本综述围绕ULK1蛋白激酶参与的经典自噬反应和不依赖自噬的反应及其介导的生理、病理和疾病过程展开论述。     

综述: mTOR信号通路与衰老及衰老相关重大疾病

衰老引起多器官功能衰减,导致各种衰老相关代谢、心血管重大疾病发生和发展.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白/雷帕霉素机能靶蛋白(mammalian/mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号通路作为生长、发育、代谢、免疫、癌症等生理活动的主要调控者,通过影响细胞自噬、内质网应激、线粒体等形成复杂调控网络,在衰老与长寿中发挥关键作用.mTOR信号通路与许多衰老相关重大疾病(如代谢综合征、心血管疾病、神经退行性病变、肿瘤等)的发生发展密切相关,故以mTOR为靶点的药物开发与应用是未来延缓衰老及治疗衰老相关疾病的热点之一.     

mTOR信号通路与衰老及衰老相关重大疾病

衰老引起多器官功能衰减,导致各种衰老相关代谢、心血管重大疾病发生和发展.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白/雷帕霉素机能靶蛋白(mammalian/mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号通路作为生长、发育、代谢、免疫、癌症等生理活动的主要调控者,通过影响细胞自噬、内质网应激、线粒体等形成复杂调控网络,在衰老与长寿中发挥关键作用.mTOR信号通路与许多衰老相关重大疾病(如代谢综合征、心血管疾病、神经退行性病变、肿瘤等)的发生发展密切相关,故以mTOR为靶点的药物开发与应用是未来延缓衰老及治疗衰老相关疾病的热点之一.     

内质网应激诱导自噬的分子机制及意义

细胞对内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ER stress)的早期反应是启动未折叠反应(unfolded protein response,UPR),ER stress及UPR与人类多种疾病的发病机制相关.近年来的研究表明ER stress可诱导细胞自噬(autophagy).内质网应激诱导的自噬反应既可以帮助细胞减轻ER stress反应,又可以引导细胞发生非凋亡性死亡.本文将对ER stress诱导自噬的分子机制及可能的临床意义进行阐述.     

不同程度内质网应激对巨噬细胞自噬的影响

目的：采用ox-LDL诱导巨噬细胞泡沫化模型,通过不同剂量衣霉素诱导巨噬细胞不同程度内质网应激,观察对其自噬的影响。方法：不同剂量衣霉素作用于小鼠巨噬细胞系RAW264．7,通过TUNEL染色检测其凋亡率,Westernblot检测内质网应激蛋白GRP78,以及自噬标志蛋白P62的表达水平。结果：与ox-LDL组和大剂量衣霉素组相比,小剂量衣霉素组可以显著减少巨噬细胞的凋亡（P〈0．01）;与ox-LDL组相比,小剂量衣霉素组上调内质网应激蛋白GRP78表达的同时,自噬标志蛋白P62适度下降（P〈0．01）;大剂量衣霉素组更为显著地上调了内质网应激蛋白GRP78表达,但同时自噬标志蛋白P62也显著增加（P〈0．01）。结论：小剂量衣霉素引起一定程度的内质网应激,可以激活适度的自噬,从而减少巨噬细胞的凋亡,可能有助于降低动脉粥样硬化的程度。     

不同程度内质网应激对巨噬细胞自噬的影响*

摘要目的：采用ox-LDL诱导巨噬细胞泡沫化模型,通过不同剂量衣霉素诱导巨噬细胞不同程度内质网应激,观察对其自噬的影 响。方法：不同剂量衣霉素作用于小鼠巨噬细胞系RAW264.7,通过TUNEL染色检测其凋亡率,Western blot检测内质网应激蛋白 GRP78,以及自噬标志蛋白P62 的表达水平。结果：与ox-LDL组和大剂量衣霉素组相比,小剂量衣霉素组可以显著减少巨噬细胞 的凋亡（P<0.01）;与ox-LDL 组相比,小剂量衣霉素组上调内质网应激蛋白GRP78表达的同时,自噬标志蛋白P62 适度下降（P< 0.01）;大剂量衣霉素组更为显著地上调了内质网应激蛋白GRP78 表达,但同时自噬标志蛋白P62 也显著增加（P<0.01）。结论：小 剂量衣霉素引起一定程度的内质网应激,可以激活适度的自噬,从而减少巨噬细胞的凋亡,可能有助于降低动脉粥样硬化的程 度。     

白花蛇舌草多糖提取物对喉癌Hep-2细胞内质网自噬的影响*

目的:探讨白花蛇舌草多糖提取物(HDPE)对喉癌Hep-2细胞内质网自噬的影响。方法:实验分为对照组、HDPE 100、200、400 mg/L组和3-MA(自噬抑制剂)组,噻唑盐比色法(MTT)检测各组细胞培养24 h、48 h、72 h后增殖抑制率;原位末端转移酶标记法(TUNEL)法检测各组培养48 h细胞凋亡情况;单丹黄酰尸胺(MDC)染色观察各组培养48 h细胞自噬体及自噬溶酶体的变化;透射电镜观察培养48 h细胞内质网周围自噬囊泡的产生情况;蛋白印迹法(Western blot)检测各组培养48 h细胞Beclin-1蛋白(Beclin-1)、微管相关轻链蛋白3Ⅰ(LC3Ⅰ)、微管相关轻链蛋白3Ⅱ(LC3Ⅱ)、葡萄糖调节蛋白 78(GRP78)、活化转录因子6(ATF6)及CCAAT 增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)表达。结果:与对照组比较,HDPE 100、200、400 mg/L组和3-MA组细胞增殖抑制率、凋亡指数AI升高,MDC阳性细胞率量降低,内质网周围自噬囊泡减少,GRP78、ATF6及CHOP表达及LC3Ⅰ/LC3Ⅱ比值升高,Beclin-1表达降低(P＜0.05);与3-MA组比较,HDPE 400 mg/L组细胞增殖抑制率、凋亡指数AI升高,MDC阳性细胞率、GRP78、ATF6及CHOP表达及LC3Ⅰ/LC3Ⅱ比值升高,Beclin-1表达降低(P＜0.05)。结论:HDPE可能通过抑制喉癌Hep-2细胞内质网自噬,促进细胞内质网应激凋亡,进而抑制Hep-2细胞增殖能力。     

p62与蛋白降解途径的研究进展

p62是一种多功能泛素结合蛋白,参与泛素蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)和自噬-溶酶体系统两种蛋白降解过程。p62作为一种信号转导途径中的支架和适配子蛋白,其分子结构中的多个功能结构域可与其它蛋白质相互作用,介导多种细胞功能,特别是在细胞的选择性自噬和细胞抗氧化反应中发挥重要作用,因而p62与许多疾病的发病机制密切相关。本文主要综述p62的结构特征及其与UPS和自噬的相互关系,旨在为相关领域的研究提供参考。