转录因子EB和自噬在神经退行性疾病发病机制中的作用

自噬广泛存在于真核细胞中,与机体生理和病理过程的发生发展密切联系.自噬主要参与长寿蛋白质的降解,以清除受损或多余的蛋白质和细胞器,是细胞自我降解的过程之一.自噬通常被分为三类:大自噬、分子伴侣介导的自噬和小自噬.自噬溶酶体途径(ALP)功能障碍导致蛋白质聚集,从而产生异常蛋白质和无效细胞器的积累,这些特征是阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)、帕金森病(Parkinson disease,PD)和亨廷顿病等神经退行性疾病(Huntington disease,HD)的标志.自噬的过程受一系列复杂的信号分子的调控,其中一个主要调节因子是转录因子EB(TFEB),是转录因子MiT家族的成员之一.研究表明,TFEB可通过积极调节自噬体形成和自噬体-溶酶体融合参与自噬,此外它还通过溶酶体胞吐作用提高细胞内的清除作用.因此作为自噬溶酶体生物发生的主要调节因子,TFEB已被广泛证明激活后可以从病理方面改善这些疾病.我们回顾分析ALP和TFEB的调节及其对神经退行性疾病的影响,同时展望ALP和TFEB在疾病病理中的复杂作用及其治疗意义.     

肌萎缩侧索硬化症相关基因CREST在蛋白质降解系统中起关键作用（英文）

蛋白质降解系统的紊乱可能是神经退行性疾病的关键致病机制之一。肌萎缩侧索硬化症(ALS)就是一类严重的神经退行性疾病。本研究旨在探索我们新报道的ALS相关基因CREST是否会影响蛋白质降解系统。我们构建了人源CREST的表达质粒或鼠源CREST shRNA的质粒,并将其转染到293细胞或从胚胎期C57BL/6小鼠分离培养的原代皮层神经元中,以此制备实验样品。使用分子生物学和生物化学方法,分析了CREST对蛋白质降解系统的影响,包括泛素蛋白酶体系统(UPS)和自噬流。利用UPS的GFP指示剂,发现过表达CREST会导致293细胞中GFP阳性信号显著降低。但CREST的过表达却不影响293细胞或培养的皮层神经元中的自噬流。然而,无论在是否使用影响自噬流药物的情况下,降低CREST的蛋白水平都能抑制培养神经元中LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的转化(P0.05)。不仅如此,LC3-Ⅱ与Ⅰ的比值在表达CREST的ALS相关突变(CREST-Q388X)的皮层神经元中显著上升(P0.05)。上述结果表明,CREST可能在蛋白质降解系统中发挥关键作用,包括促进UPS以及维持自噬的正常功能,而在自噬调控中获得新功能的CREST-Q388X突变也将涉及一些新的致病机制。     

促进或抑制α-synuclein蛋白异常聚集的相互作用蛋白质

α-synuclein蛋白的异常聚集在共核蛋白病的发病过程中起到了关键性作用。与α-synuclein相互作用的蛋白质对其异常聚集起着不同的调节作用,有的蛋白质(如:蛋白synphilin-1、微管蛋白、A-β肽等)会促进α-synuclein蛋白的异常聚集,而另外一些蛋白质(如:膜联蛋白A5、基于自识别元素设计的小肽等)却能够抑制α-synuclein蛋白的异常聚集。认识与α-synuclein相互作用的蛋白,并研究其作用位点,是从分子水平上理解α-synuclein蛋白质异常聚集、揭示共核蛋白病致病机制,以及设计新药物的基础。分子动力学模拟为开展这方面研究开辟了新的途径。文章对该领域的研究进展进行了综述。     

生物体内蛋白质降解系统的研究进展

生物体细胞内外多数的蛋白质处于极其稳定的动态平衡中,蛋白质的降解与合成是维持这种动态平衡的两种重要的代谢方式。胞内蛋白质的降解主要有两种途径:自噬和泛素-蛋白酶体系统。自噬是一种由溶酶体参与的对生物细胞内多余或异常蛋白质的降解途径,主要包括由分子伴侣介导的自噬、巨自噬和微自噬三种类型。泛素-蛋白酶体系统是一种非常复杂的蛋白质降解途径,具有高度的特异性,参与并调控细胞信号传递、免疫应答等绝大多数的生命活动。研究表明,多数疾病的发生与生物体内蛋白质的降级系统机能紊乱有关。因此,本文综述了生物体细胞内外蛋白质降解的两种途径及其机制,并总结了其病理学意义及研究进展。     

瞬时受体电位通道蛋白在多功能性系统萎缩中的调控作用

多系统萎缩(multiple system atrophy,MSA)是一类神经系统退行性疾病,其病理特征是胶质细胞中出现含有不溶性α突触核蛋白(α-synuclein)的胞质包涵体.研究显示,α-synuclein在多系统萎缩的发病机制中有重要作用,但其毒性的分子机制目前还不清楚.本文在前期研究氧化应激条件下α-synuclein引起细胞内钙稳态失衡,提出了以氧化应激为连接的多系统萎缩中,胶质细胞死亡的新假说的基础上,深入分析了α-synuclein过表达导致U251细胞变性死亡的分子机制.首先证明过表达α-synuclein的U251细胞出现生长速度减慢、氧化应激水平增加和钙离子瞬时受体电位通道蛋白(transient receptor potential channel-1,TRPC1)表达量升高,而且细胞存活率的变化可通过下调TRPC1的表达得以恢复,说明TRPC1在α-synuclein过表达细胞死亡中发挥了重要作用;其次,研究发现α-synuclein稳转U251细胞中出现了明显的自噬水平增加和细胞凋亡的特征,表明α-synuclein通过作用于内质网钙泵以及细胞膜上的瞬时受体电位钙通道TRPC1,破坏了细胞内的钙稳态,进而影响自噬和凋亡,增加了U251细胞对于过氧化氢的敏感性,这可能是导致多系统萎缩病人脑内胶质细胞死亡的原因.     

运动调节神经细胞自噬改善阿尔茨海默病

自噬作为细胞内的一种分解代谢途径,可将胞质中异常聚集的蛋白质、受损细胞器及其他细胞成分转运至溶酶体进行降解,以维持蛋白质稳态和细胞代谢平衡。研究表明,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)脑内β淀粉样蛋白(amyloid-β, Aβ)沉积、Tau蛋白异常磷酸化和突触可塑性失调与细胞自噬紊乱有关。适宜的运动能够调节神经细胞自噬水平和抑制AD动物脑内的多种病变,但具体机制尚不明确。综述近期研究成果发现,运动可能通过以下途径保护大脑和改善AD:(1)运动可以激活AMP依赖的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)和抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号诱导自噬启动,提高自噬流和自噬溶酶体的降解,从而促进Aβ和磷酸化Tau蛋白的自噬清除。(2)运动增加脑内脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)表达,经由BDNF/酪氨酸激酶受体B(tyrosine kinase receptor B, TrkB)信号,以及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinases, PI3K)/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶(protein-serine-threonine kinase, AKT)信号途径调节自噬流,从而介导BDNF诱导的突触可塑性。(3)运动可能通过调节神经细胞自噬,维持神经递质稳态和突触传递。     

自噬和泛素-蛋白酶体系统之间的交联

自噬和泛素-蛋白酶体系统作为细胞内最重要的两大降解途径,对细胞稳态及细胞正常生理功能的维持都具有十分重要的作用。目前,越来越多的证据显示,这两大降解途径之间存在多种交联方式。首先,自噬和泛素-蛋白酶体系统都能以泛素作为共同标签,从而将泛素化底物降解;其次,泛素化的蛋白酶体可以通过自噬被清除,自噬相关蛋白质也可以通过蛋白酶体系统被降解;再次,这两条途径在细胞内能协同降解同一种底物;最后,它们之间可以相互调节活性,任一条途径被干扰都将影响另一条途径的活性。自噬和泛素-蛋白酶体系统之间的交联对细胞稳态的维持至关重要。交联失调不仅导致细胞功能异常,还可引起多种疾病的发生。本文主要对自噬和泛素-蛋白酶体系统之间的交联方式及其分子机制进行阐述,有助于深入了解细胞的分解代谢过程,进一步理解细胞稳态的维持机制,继而加深对相关疾病病理机制的认识。     

细胞自噬分子机制的进展

细胞自噬是一类依赖于溶酶体的蛋白质降解途径,在真核生物中非常保守。自噬能够感受细胞所处环境的各种信号,如氨基酸、糖等营养物质的缺乏、p H值或渗透压的改变等,使细胞做出应激反应,在恶劣环境下存活。同时,自噬过程会清除细胞内错误折叠或聚集的蛋白质,受损或老化细胞器以维持细胞内部稳态。自噬发生时,细胞内部的胞质组分被包裹在自噬体中,自噬体与溶酶体融合进行降解,产生新的小分子,如氨基酸等供细胞重新利用。一系列研究发现自噬的信号通路非常复杂,已报道有40个自噬相关蛋白(Atg蛋白)参与了自噬体的形成过程。Atg蛋白按照一定步骤发挥功能,同时相互影响,利用内膜系统构建成一个闭合的双层膜结构。将对细胞自噬研究的历史、自噬分子机制的前沿进展进行综述。     

内溶酶体–自噬溶酶体对阿尔茨海默症病理进程的影响

自噬是在细胞受到胞内应激或饥饿条件下,依赖于溶酶体将胞内异常蛋白质以及受损细胞器降解的过程。内体是由细胞内吞形成的单层膜结构细胞器,它可以内吞进入细胞的异常蛋白质将其送入自噬体或通过内溶酶体–自噬溶酶体途径降解。由于自噬体与内体在形态与功能上相互联系又有相似之处,从而构成内溶酶体–自噬溶酶体系统。在阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)患者的神经元中,两种异常蛋白质[β淀粉样物质(βamyloid,Aβ)和过度磷酸化的Tau蛋白]可以通过内溶酶体–自噬溶酶体系统清除;而当此系统功能受阻时,神经元中出现异常自噬体与内体形成的颗粒空泡变性体,导致AD病理改变加重。因此,内溶酶体–自噬溶酶体在阿尔茨海默病中扮演着重要角色。越来越多的研究结果提示,对内溶酶体–自噬溶酶体系统的调控可能为阿尔茨海默病的治疗提供新靶点和方向。     

组蛋白去乙酰化酶6:异常蛋白降解的关键调控因子

组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)是位于胞浆中的一种去乙酰化酶,参与调控细胞内多种重要的生物活性,可使α-微管蛋白(α-tubulin)、热休克蛋白90(Hsp90)和皮肌动蛋白(cortactin)去乙酰化,并与多种蛋白质缔结形成复合物。在细胞培养中,当产生的错误折叠蛋白超过了分子伴侣再折叠及泛素蛋白酶体系统(UPS)处理能力时,HDAC6可将其特异转运到细胞核周结构——异常蛋白包涵体(aggresome)中,从而使之被自噬有效降解,因此认为HDAC6在异常蛋白降解中发挥了关键的调控功能,是"蛋白构象病"的潜在治疗靶点。     

细胞自噬与肿瘤的关系研究进展

细胞自噬(autophagy)在肿瘤的发生发展过程中扮演着非常重要的角色。自噬作用是细胞的一种自我保护机制,是真核细胞用于清除细胞内聚物及受损细胞器,进而维持细胞内稳态的一种蛋白质降解途径。从细胞自噬的类型及其形成,细胞自噬的分子调控机制,自噬对肿瘤发生及发展、以及治疗耐药等恶性行为的影响,肿瘤中自噬与预后的关联,干预自噬对肿瘤治疗的影响和细胞自噬的研究方法等方面进行综述,以期为肿瘤的治疗提供新思路。     

Aβ的外周清除与阿尔茨海默病

脑β-淀粉样蛋白(Amyloid-β,Aβ)沉积是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)发病的核心问题。Aβ的沉积与其生成和清除失衡有关,尤其是清除障碍是导致Aβ沉积的主要原因。Aβ经RAGE,LRP1及P-gp介导跨血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)转运至外周和经血管旁淋巴引流途径到达局部淋巴结是脑Aβ转运至外周进而发挥外周清除效应的两条途径,亦是Aβ清除的主要途径。RAGE,LRP1及P-gp表达异常、血管旁淋巴引流途径受阻及外周清除组织功能障碍均会影响Aβ外周清除,促进AD病程的进展。因此干预BBB上转运体的功能及血管旁淋巴引流通路,实现外周组织的清除效应,有利于Aβ外周清除。随着外周Aβ清除,脑Aβ则会源源不断转运至外周,发挥外周降解效应,即外周Sink效应。基于外周Sink效应,将AD治疗重点由促进Aβ脑内清除转为外周清除将是一条有效且相对安全的途径。     

自噬溶酶体途径与帕金森病

自噬是一种存在于正常细胞和病态细胞中的非选择性的降解机制,其主要作用是在营养缺乏的情况下为细胞生长代谢提供必要的大分子物质和能量并清除细胞内过剩或有缺陷的细胞器。近年的研究认为自噬溶酶体途径(autophagy-lysosome pathway,ALP)参与了包括帕金森病(Parkin-son's disease,PD)在内的多种神经变性疾病的发病并在其中起关键作用。本文就ALP参与PD的发病和病理生理过程及其调节因素做一综述。     

综述:细胞自噬的调控机制及其在老年性痴呆发生发展中的作用

细胞自噬是生物体内一种用于清除功能异常的细胞器、错误折叠的蛋白质、被氧化的脂类等有害大分子物质的重要途径．它的机制从低等生物酵母到高等的哺乳动物都高度保守,对维持正常的生命活动至关重要．错误折叠的蛋白质若不能被有效清除,就会造成积聚,致使神经细胞功能丧失乃至死亡,这是神经退行性疾病包括老年性痴呆(Alzheimer's disease, AD)的主要原因．本文回顾了近年来关于细胞自噬及其与老年性痴呆关系的研究进展,主要内容包括以下几点：自噬参与Aβ的产生和清除;γ分泌酶中的Presenilin 1在自噬底物降解中的作用;Tau蛋白调控自噬体转运、融合;老年性痴呆早期自噬对细胞的保护;细胞中感应营养和能量的两个关键蛋白mTOR和AMPK调控自噬及其对老年性痴呆的潜在影响机制．     

细胞自噬在干细胞中的研究进展

干细胞具有自我更新和分化成其他细胞类型的能力。一些因素如衰老和抗癌治疗等会引起毒性蛋白和受损细胞器在干细胞中堆积,严重影响干细胞的功能。细胞自噬是一条依赖溶酶体的蛋白质降解途径,负责清除胞质内异常的蛋白质聚集体和失去功能的细胞器,在维持细胞内稳态方面发挥重要的生理功能。近年来的研究表明,细胞自噬对干细胞功能的维持非常重要,综述了细胞自噬的分子机制及其在干细胞中的作用的研究进展。     

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,Tax1结合蛋白1(Tax1-binding protein 1,TAX1BP1)作为选择性自噬接头蛋白的一员,主要由一个SKIP羧基同源性域(SKIP carboxyl homology,SKICH)、一个微管相关蛋白I轻链3结合结构域(LC3-interacting region,LIR)、三个卷曲螺旋和一个羧基末端泛素锌指结合(ubiquitin-binding zinc finger,UBZ)结构域构成。这些结构域介导了TAX1BP1与其他蛋白质的相互作用,并在一定程度上对TAX1BP1在细胞中的功能产生影响。TAX1BP1同时调节NF-κB、JNK等信号通路;它广泛地参与到线粒体自噬、异体自噬以及溶酶体自噬等自噬进程中去;TAX1BP1的异常表达与炎症反应、恶性肿...     

突触可塑性中自噬的功能和分子机制

自噬是生物体内活细胞通过清除特定蛋白质和细胞器维持自身动态平衡的一个保守进程。自噬受损会导致异常蛋白累积,从而影响大脑的正常生理功能。越来越多的研究表明,神经元自噬还可以响应神经元活动,选择性靶向降解突触蛋白,进而调控突触可塑性。现对神经元自噬在突触可塑性中的具体功能及其分子机制进行综述。     

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。     

线粒体自噬调控机制研究进展

线粒体为细胞正常生命运动提供能量和物质;然而各种因素会导致线粒体损伤,衰老及功能紊乱,它们是细胞潜在的危险因素,必需及时清除,线粒体自噬可以起到这一作用,维持细胞稳态。当细胞处于恶劣环境时,线粒体自噬可通过降解线粒体补充生命必需物质,从而度过危机维持生存。另外线粒体自噬会在某些情况下通过降解正常线粒体来维持线粒体质量和数量的平衡。不同生物中具有不同的线粒体自噬途径和机制,酵母中主要通过Atg32磷酸化调控线粒体自噬;哺乳动物中则存在分别由Parkin-PINK1、Nix、FUNDC1等不同蛋白介导的线粒体自噬调控机制;植物线粒体自噬的研究主要集中在拟南芥,其途径及具体调控机制尚不明确。综述了近年来酵母、动物和植物中线粒体自噬的作用机制及调控因子等方面的研究进展。     

MiR-147a通过抑制细胞自噬促进HIF-1α蛋白的积累

目的:HIF-1α是由低氧诱导表达的一个重要的调节肿瘤生长、代谢的转录因子,它的降解除了通过泛素-蛋白酶体途径降解之外还与可以通过细胞自噬途径降解。通过研究miR-147a对细胞自噬的影响从而进一步研究miR-147a对HIF-1α降解的影响。方法:在HeLa细胞中过表达miR-147a,用Western blot和Q-PCR检测细胞自噬相关的标志物LC3B、P62、LAMP-2A的变化。再通过溶酶体-自噬泡共定位实验共聚焦显微镜观察自噬泡的数量以及共定位情况。最后通过加入自噬诱导剂(EBSS)和自噬抑制剂(Bafilomycin A1),用Western blot检测转染NC与miR-147a后HIF-1α蛋白的表达情况。结果:过表达miR-147a后自噬相关的标志物LC3B、P62表达量上升,LAMP-2A表达量下降,且溶酶体与自噬泡的共定位增多;加入自噬诱导剂和自噬抑制剂后HIF-1α蛋白的表达量增加。结果表明miR-147a可以抑制细胞自噬的巨自噬途径以及分子伴侣介导的自噬途径,积累HIF-1α蛋白。结论:miR-147a通过抑制细胞自噬从而减少HIF-1α蛋白的降解,但是miR-147a作用靶点的分子机制需要进一步研究。