Beclin 1对凋亡和自噬的调控作用

Beclin 1是自噬关键调控蛋白之一,参与自噬体膜形成.近期,大量研究结果指出, Beclin 1是caspase家族蛋白酶的全新底物,可被caspase剪切.剪切后的Beclin 1失去自噬调节功能,转而加剧凋亡进程.因而,Beclin 1对细胞凋亡和自噬起着重要的调控作用. 本文主要对细胞凋亡和自噬的相关性,以及Beclin 1在两通路中的调控作用进行了回顾与总结.在此基础上,进一步讨论了Beclin 1与人类疾病如肿瘤、神经系统退行性疾病的关联.最后,简要介绍了实验室常用于Beclin 1研究的工具.     

Beclin 1在凋亡和自噬中的调节作用

Beclin 1是自噬关键调控蛋白之一,参与自噬体膜形成.近期,大量研究结果指出,Beclin 1是caspase家族蛋白酶的全新底物,可被caspase剪切.剪切后的Beclin 1失去自噬调节功能,转而加剧凋亡进程.因而,Beclin 1对细胞凋亡和自噬起着重要的调控作用.本文主要对细胞凋亡和自噬的相关性,以及Beclin 1在两通路中的调控作用进行了回顾与总结.在此基础上,进一步讨论了Beclin 1与人类疾病如肿瘤、神经系统退行性疾病的关联.最后,简要介绍了实验室常用于Beclin 1研究的工具.     

过表达Beclin 1对食管癌Eca109细胞株裸鼠成瘤的影响

自噬是一个进化上保守的溶酶体降解途径,激活自噬可以降解有缺陷的细胞器而发挥抑制肿瘤的作用,Beclin 1是关键的自噬和肿瘤抑制基因。该研究检测了Beclin 1蛋白在食管癌组织中的表达情况,构建Beclin 1的重组质粒并转染人食管癌Eca109细胞株。分别以电子显微镜观察自噬体的形成和Eca109细胞的自噬性死亡情况,RT-PCR检测Beclin 1基因的mRNA表达,Westernblot法检测Beclin 1及Bcl-2、P53的表达水平,裸鼠成瘤实验检测Beclin 1基因对Eca109细胞体内增殖的影响。结果显示,Beclin 1蛋白在食管癌组织中相对于癌旁正常食管组织低表达(P<0.05);成功构建了Beclin 1重组质粒并将其转染到Eca109细胞中,电子显微镜观察到自噬体形成,RT-PCR和Western blot显示Beclin 1基因过表达。升高Beclin 1蛋白的表达水平能降低Bcl-2表达和上调P53蛋白,使Eca109细胞的体内致瘤性减弱。过表达Beclin 1基因对食管癌有很好的抑制作用,这将为食管癌的靶向治疗奠定基础。     

细胞自噬形成机制及其功能研究进展

自噬是真核细胞维持内环境稳态的一种内在平衡机制。现已发现,多种自噬相关蛋白质(autophagy related protein or Atg protein)参与自噬形成。其中,自噬相关蛋白1/Unc-51样激酶1(autophagy related 1/Unc-51-like kinase 1,Atg1/ULK1)蛋白酶复合物主要在自噬形成起始阶段发挥作用;自噬相关蛋白9·自噬相关蛋白2-自噬相关蛋白18(autophagy related 9·autophagy related 2-autophagy18,Atg9·Atg2-Atg18)复合物主要为自噬形成递送膜结构;自噬相关蛋白12(autophagy related 12,Atg12)和自噬相关蛋白5/微管相关蛋白1轻链3(autophagy-related 5/microtubule-associated protein 1light chain 3,Atg5/LC3)结合系统主要参与隔离膜的延伸和自噬体的成熟;而泡膜蛋白34-自噬相关蛋白6/Beclin1磷脂酰肌醇-3激酶复合物[vacuolar proteins sorting 34-autophagy related 6/Beclin 1phosphatidylinositol-3 kinase,Vps34-Atg6/Beclin1 PI(3)P]则可与不同物质结合,在自噬的起始和自噬体成熟过程中发挥重要作用。随着研究的深入,细胞自噬被认为可特异性识别底物进行降解,如线粒体自噬、噬脂、异体吞噬等。因此,自噬与多种疾病的发生发展密切相关,如神经系统疾病、肿瘤、心血管疾病、感染、代谢性疾病、特发性肺纤维化、肺动脉高压等疾病并参与衰老等生理过程。目前,一批以自噬为靶点的自噬调节剂正在临床试验阶段。     

自噬通路中mTOR、Beclin1与肿瘤关系研究的最新进展

自噬是维持细胞存活、分化、生长和稳态所必须的一种溶酶体降解途径(Levine and Kroemer,2008)。最近的大量研究证实自噬与多种肿瘤细胞的恶性转化和肿瘤细胞的生长有关。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)和自噬相关基因Beclin1与细胞自噬关系密切,其可通过调节细胞自噬活性而在肿瘤的发生发展过程中发挥重要的作用。目前,有关肿瘤细胞自噬性死亡的研究受到越来越多人的关注,它很可能成为肿瘤治疗的新靶点。因此,深入研究m TOR、Beclin1在调控自噬过程中与肿瘤的发生发展关系可能对临床上有关肿瘤治疗方面的研究有重要意义。本文现就对自噬通路中m TOR、Beclin1与肿瘤关系的研究进展作一简要概述。     

HCMV感染对胶质瘤细胞U87自噬的影响

研究人巨细胞病毒(HCMV)感染对神经胶质瘤U87细胞自噬的影响。通过观察微管相关蛋白1轻链3(LC3)、自噬相关基因Beclin1及其蛋白表达的变化,从而探讨HCMV与神经胶质瘤发生、发展的关系及意义。用HCMV AD169(MOI=5)感染神经胶质瘤U87细胞,同时将未感染HCMV的U87细胞作为对照组。分别在6、12、24、48 h用RT-PCR检测Beclin1的表达,Western-blot和免疫荧光检测Beclin1和LC3编码蛋白的表达,最后用CCK-8检测细胞的增殖活性。结果显示,HCMV感染的U87细胞LC3-II蛋白表达水平逐渐下降(P<0.05);同时,HCMV感染的U87细胞Beclin1基因及蛋白的表达水平也逐渐下降(P<0.01),且HCMV感染U87细胞增殖显著(P<0.01)。以上结果表明,HCMV感染抑制胶质瘤U87细胞自噬,并会引起Beclin1表达水平下调,进而导致胶质瘤细胞增殖。     

细胞自噬对乙肝病毒感染细胞干扰素表达的影响

[目的]细胞自噬(Autophagy)是真核细胞用于清除胞内聚集物、损伤细胞器而维持其稳态平衡的一种溶酶体降解途径.细胞自噬不仅在细胞生长发育、成熟、分化等过程中起重要作用,且与病毒感染、细胞免疫密切相关.通过研究细胞自噬对乙肝病毒感染的Ⅰ型干扰素的影响,为进一步阐明乙肝病毒感染对机体天然免疫反应研究奠定基础.[方法]通过siRNA干扰Beclin1和Atg7表达,检测自噬小体形成,Real-TimePCR检测干扰素因子表达,分析了细胞自噬对乙肝病毒感染细胞中干扰素形成的影响.[结果]干扰Beclin1和Atg7均可抑制细胞自噬发生,抑制细胞自噬可降低干扰素因子的表达,而对细胞活力和细胞凋亡无明显影响.[结论]抑制细胞自噬,可降低HBV感染细胞中IFNβ和IFI27的表达,这在一定程度上意味着,HBV诱导的自噬具有增强感染细胞天然免疫反应的作用.     

抑制Beclin1促进H2O2诱导的神经胶质瘤U251细胞凋亡

氧化应激能够引起细胞自噬和凋亡同时发生,但其中细胞自噬的作用仍不十分明确,研究表明Beclin 1作为调节前自噬体形成的关键基因,参与了胶质瘤氧化应激的损伤过程.为了探讨自噬在H2O2引起的神经胶质瘤U251细胞损伤中的作用,本文应用真核细胞转染技术将Psilencer3.1-siRNA-Beclin 1重组质粒转入人...     

二氢生物喋呤还原酶参与调控HEK293T细胞自噬作用的初步研究

目的探讨二氢生物喋呤还原酶（dihydropteridine reductase,QDPR）对HEK293T细胞自噬作用的影响。方法构建野生型QDPR和突变型QDPR重组质粒分别转染HEK293T细胞,并设空载体对照组。采用RT-PCR及Western blot方法检测空载体组,野生型QDPR组和突变型QDPR组自噬相关蛋白LC3和Beclin 1的表达量变化。结果 1）测序结果证实PCR扩增得到编码正常QDPR的cDNA序列正确以及突变的cDNA也在正确的位置突变;2）磷酸钙共沉淀法转染HEK293T细胞后,野生型QDPR和突变型QDPR融合蛋白成功表达;3）RT-PCR结果显示,与对照组相比,野生型QDPR组LC3基因水平明显上调（P〈0.05）,突变型QDPR组LC3基因水平与对照组相比无统计学差异;与对照组相比,野生型和突变型组Beclin1基因水平无统计学差异;4）Western blot结果显示,与对照组相比,野生型QDPR组LC3-II和Beclin1的蛋白表达量明显上调（P〈0.05）,但LC3-I的蛋白表达量无统计学差异,突变型QDPR组与对照组相比LC3-I,II和Beclin1的蛋白表达量均没有统计学差异（P〉0.05）。结论二氢生物喋呤还原酶能增强HEK293T细胞自噬相关基因LC3和Beclin 1的表达,提示其可能具有激活自噬作用的功能;二氢生物喋呤还原酶93位氨基酸的突变影响了其对细胞自噬作用的调控,降低了自噬标志分子LC3-I和Beclin1的基因表达。     

抑癌基因p53与细胞自噬

细胞自噬(autophagy)是一种在进化上高度保守的代谢通路,它发生的分子机制和信号调控途径相当复杂,其中mTOR信号通路和Beclin1复合物发挥了最重要的调控作用,p53也是细胞自噬重要的调节因子。研究发现,p53可通过多种途径调节细胞自噬水平,这主要决定于它的亚细胞定位。在细胞核中,p53可通过多种方式上调细胞自噬;而在细胞质中,p53对细胞自噬具有负性调节作用,可抑制细胞自噬的发生。探究清楚p53与细胞自噬之间的调控关系将有助于人类正确认识由于细胞自噬功能异常所诱导的肿瘤的发生发展过程,从而最终攻克各种肿瘤性疾病。     

二烯丙基二硫上调Beclin1介导白血病K562细胞自噬性死亡的研究

目的：通过二烯丙基二硫诱导白血病K562细胞发生自噬性死亡,探讨其作用机制。方法：40 mg/LDADS作用K562细胞12小时后,透射电镜观察K562细胞超微结构,MDC染色荧光显微镜观察自噬泡及流式细胞仪定量检测自噬率,RT-PCR检测Beclin1mRNA的表达水平。结果：DADS作用后的K562细胞后,透射电镜可观察到胞质内出现大量自噬体;MDC染色荧光显微镜观察显示,K562细胞胞浆中的自噬泡明显增多,而空白组与溶媒组胞浆中的自噬泡很少;流式细胞术定量测定空白对照组、溶媒对照组、DADS药物组自噬率分别为（7.27±5.60）%、（7.10±5.13）%、（27.39±6.51）%（P〈0.05）;空白对照组为0.658±0.007,溶媒对照组为0.671±0.012,两者的Beclin1mRNA的表达强度无明显差异（P〉0.05）,DADS药物组为0.911±0.008,高于对照组（P〈0.05）。结论：二烯丙基二硫可诱导白血病k562细胞发生自噬性死亡,其机制可能与Beclin1的上调有关。     

黄芩苷诱导自噬改善胰岛素抵抗

探讨黄芩苷对胰岛素抵抗的作用及其机制,将大鼠肝脏间质细胞(BRL-3A细胞)分成空白组、模型组、黄芩苷高剂量组和黄芩苷低剂量组。除空白组以外,其余组BRL-3A细胞均采用0.2 mmol/L棕榈酸(PA)处理,并给予相应药物进行干预,检测葡萄糖消耗量和甘油三酯含量;Western blotting法检测自噬蛋白LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ和Becline1的表达,RT-qPCR法检测自噬基因Beclin1的表达。结果显示:经PA处理之后,BRL-3A细胞对葡萄糖的消耗量减少,甘油三酯水平增加,表明BRL-3A细胞出现葡萄糖的摄取和利用障碍,以及脂代谢紊乱,证明胰岛素抵抗细胞模型复制成功。而LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Beclin1和Beclin1 mRNA的表达均明显减少,表明细胞自噬被抑制。黄芩苷高、低剂量组均能增加BRL-3A细胞对葡萄糖的消耗量,减少甘油三酯水平;LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Beclin1和Beclin1 mRNA的表达也明显增加,且黄芩苷高剂量比低剂量效果明显。本研究表明:黄芩苷可以增加BRL-3A细胞对葡萄糖的摄取利用,减轻脂质代谢紊乱,从而改善胰岛素抵抗,具体作用机制可能与其诱导细胞自噬有关。     

miRNA-383对急性胰腺炎腺泡细胞自噬的影响作用

目的:检测转染mi RNA-383的急性胰腺炎细胞模型中自噬标志蛋白LC3及Beclin1的表达情况,研究mi RNA-383对急性胰腺炎腺泡细胞自噬功能的影响作用。方法:在前期工作中利用生物信息技术筛选出在急性胰腺炎中表达下调的mi RNA-383。培养AR42J细胞,转染mi RNA-383类似物、抑制物以及阴性对照。使用牛磺胆酸钠盐以浓度200μM刺激细胞20 min制造急性胰腺炎细胞模型,使用BZi PAR检测胰酶激活程度证明此造模方法成功后,以此条件在转染完成后刺激AR42J细胞制造急性胰腺炎细胞模型。牛磺胆酸钠盐以浓度200μM刺激细胞20 min后提取细胞蛋白,利用western blot技术检测各组自噬标志蛋白Beclin1的表达情况及LC3-Ⅱ与LC3-Ⅰ比值的变化。结果:急性胰腺炎细胞模型造模成功,western blot技术检测mi RNA-383抑制物转染组AR42J细胞自噬标志蛋白Beclin1表达水平及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值上调(P0.05),mi RNA-383类似物转染组细胞Beclin1表达水平及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值下调(P0.05)。结论:mi RNA-383可以降低急性胰腺炎时细胞自噬水平,下调mi RNA-383的表达可以提高急性胰腺炎时细胞自噬水平。     

二烯丙基二硫上调Beclin1 介导白血病K562 细胞自噬性死亡的研究

目的：通过二烯丙基二硫诱导白血病K562 细胞发生自噬性死亡,探讨其作用机制。方法：40 mg/LDADS 作用K562 细胞12 小时后,透射电镜观察K562 细胞超微结构,MDC 染色荧光显微镜观察自噬泡及流式细胞仪定量检测自噬率,RT-PCR 检测Beclin1mRNA 的表达水平。结果：DADS 作用后的K562 细胞后,透射电镜可观察到胞质内出现大量自噬体;MDC染色荧光显微镜观 察显示,K562 细胞胞浆中的自噬泡明显增多,而空白组与溶媒组胞浆中的自噬泡很少;流式细胞术定量测定空白对照组、溶媒对 照组、DADS药物组自噬率分别为(7.27± 5.60)%、(7.10± 5.13)%、(27.39± 6.51)%（P<0.05）;空白对照组为0.658± 0.007,溶媒对 照组为0.671± 0.012,两者的Beclin1mRNA 的表达强度无明显差异（P>0.05）,DADS 药物组为0.911± 0.008,高于对照组（P<0. 05）。结论：二烯丙基二硫可诱导白血病k562 细胞发生自噬性死亡,其机制可能与Beclin1 的上调有关。     

放疗与吉西他滨治疗对肺癌A549细胞自噬相关基因Beclin1表达的影响

目的:探讨放疗与吉西他滨(Gemcitabine,GEM)治疗对人肺腺癌A549细胞中自噬相关基因Beclin1表达的影响。方法:使用60Coγ照射(6Gy)人肺腺癌A549细胞,细胞继续培养6、12和24h。使用人剂量吉西他滨处理人肺腺癌A549细胞,细胞继续培养24 h后,以未处理的A549细胞为对照,用RT-PCR和Western blotting法检测A549细胞中Beclin1 m RNA和蛋白的表达。结果:经过放射线照射后,三组A549细胞内Beclin1 m RNA和蛋白的表达量均增加,且在24小时末表达量达到最大。经过吉西他滨处理后,吉西他滨处理组A549细胞内Beclin1 m RNA和蛋白的表达量均增加。结论:放射治疗与吉西他滨治疗均可导致A549细胞内自噬相关基因Beclin1表达上调。     

PC12细胞在缺氧条件下的自噬现象

目的：考察PC12细胞内自噬发生与缺氧时间的关系,探讨自噬对缺氧细胞的影响作用。方法：以PC12细胞为模型,将对数生长期的细胞加入96孔培养板,37℃、5% CO₂培养24 h后,放入0.5% O₂、94.5% N₂和5% CO₂的培养箱缺氧1 h、3 h、6 h、9h、12 h、24 h、36 h和48 h,用MTT法检测细胞存活率,透射电镜观察细胞内自噬体,Westen blot法检测自噬相关蛋白（LC3B、Atg5和Beclin1）的表达,用试剂盒检测细胞内乳酸脱氢酶（LDH）活性、活性氧自由基（ROS）和线粒体膜电位（MNP）水平,探究缺氧不同时间自噬对PC12细胞的作用。结果：在缺氧3~12 h,PC12细胞自噬明显增加,自噬相关蛋白（LC3B、Atg5和Beclin1）表达增加,尤其是缺氧9 h,PC12细胞存活明显增加,表明短时间缺氧自噬对细胞起保护作用,而随着缺氧时间的延长细胞存活明显降低,自噬相关蛋白表达水平减少,细胞LHD和ROS水平明显增加。MMP水平显著下降,细胞凋亡明显增加。结论：在缺氧早期自噬对PC12细胞起保护作用,但缺氧时间较长,超过了细胞自身调节能力导致细胞死亡。     

细胞自噬在吉非替尼治疗非小细胞肺癌中的作用及其机制研究

目的:观察吉非替尼对非小细胞肺癌细胞自噬的影响,并探讨其机制。方法:将BalB/CA-nu品系裸小鼠分成两组,各组20只,均造肺癌模型,其中吉非替尼治疗组小鼠在肺癌组模型的基础上给予吉非替尼25mg/kg 14d,停药后剖杀。取组织切片,通过免疫荧光、RT-PCR以及Western blot的试验方法检测自噬相关基因Beclin1和MAPLC3的表达。结果:免疫荧光、RT-PCR以及Western blot的试验方法检测均发现肺癌组小鼠组织中Beclin1和MAPLC3表达较低,而在吉非替尼处理组中,Beclin1和MAPLC3的表达明显升高,差异有统计学意义。结论:吉非替尼可以通过增强细胞自噬从而发挥对非小细胞肺癌的抑制作用。     

神经胶质瘤U251细胞氧化损伤中自噬和凋亡过程的时间顺序

目的：探讨过氧化氢（H2O2）诱导神经胶质瘤U251细胞损伤中自噬和凋亡发生的时间顺序。方法：实验分为4组：正常对照组、1mmol／L H2O2作用（6h、12h、24h）组。应用MTF法检测H202对神经胶质瘤U251细胞生存率的影响;MDC染色检测自噬空泡的变化;流式细胞仪检测细胞凋亡率变化。Western blot检测Beclin1和胞浆cyt c蛋白的表达。结果：与对照组相比,1mmol／L H2O2作用下,U251细胞存活率明显降低,并呈时间依赖性。与对照组相比,1mmol／L H2O2作用后,6h时U251细胞自噬空泡明显增加,自噬相关蛋白Beclin1表达明显增加,12h、24h细胞自噬水平逐渐增强;而6h时未见细胞凋亡率明显变化及cyt c由线粒体向胞浆的释放,12h、24h时细胞凋亡率明显增加,胞浆中cyt c蛋白表达明显增强（P〈0．05）。结论：氧化损伤能够诱导神经胶质瘤U251细胞发生自噬和凋亡,并且自噬发生于凋亡之前。     

TRPM3表达上调通过调控Beclin1的表达促进卵巢癌细胞自噬

目的:探讨瞬时受体电位离子通道3(TRPM3)和Beclin1在卵巢癌中的表达和对卵巢癌细胞自噬的影响。方法:收集6例正常卵巢组织标本和20例卵巢癌组织标本,应用免疫组织化学染色法检测TRPM3和Beclin1在卵巢癌组织中的表达,采用western blotting法检测TRPM3和Beclin1在正常卵巢上皮细胞Moody和卵巢癌细胞Hey、ES-2中的表达差异。用TRPM3-siRNA瞬时转染细胞Hey和ES-2,通过western blotting法检测TRPM3基因沉默情况及Beclin1、p62和LC3的蛋白表达变化。结果:在正常卵巢组织和卵巢癌组织中,TRPM3的阳性表达率分别为33.3%、80.0%(P0.05),而Beclin1的阳性表达率分别为33.3%、65.0%(P0.05)。与正常卵巢上皮细胞Moody相比,卵巢癌细胞Hey和ES-2中TRPM3、Beclin1蛋白表达水平明显较高(P0.05)。沉默TRPM3基因表达的卵巢癌细胞中Beclin1和LC3蛋白表达与对照组相比明显降低,而p62表达升高(P0.05)。结论:卵巢癌组织和细胞中TRPM3蛋白呈高表达,可能通过调控Beclin1促进卵巢癌细胞的自噬。     

自噬的调控通路和肿瘤

自噬是指胞浆内大分子物质和细胞器在膜包囊泡中大量降解的生物学过程,其具有独特的分子机制、形态改变和特有的调控通路,作为各种调控通路交汇点——mTOR复合体和Beclin1复合体发挥了至关重要的作用。对于人体而言,自噬具有维持细胞自我稳态,促进细胞生存的作用,然而,过度自噬则可以引起细胞死亡即＂自噬性细胞死亡＂。相关研究表明,自噬的这种特点与肿瘤的发生密切相关。对于肿瘤,自噬作用好似一把双刃剑,既促进其发生又抑制其形成。