鳞翅目昆虫中自噬相关分子Atg8的研究进展

自噬是细胞通过溶酶体自主降解以实现细胞内物质循环利用的过程,在昆虫细胞分化和个体发育中起着重要作用。鳞翅目昆虫属于完全变态昆虫,会通过自噬和凋亡完成蜕变重建过程,是研究自噬机制的模式生物。自噬相关蛋白Atg8是哺乳动物微管相关蛋白1轻链3的同系物,是自噬相关蛋白的核心蛋白家族,对自噬小体形成、膜的延伸、特定物质识别等具有重要意义。文中就鳞翅目昆虫Atg8在自噬信号通路中的作用、Atg8结构特点、Atg8表达分布及Atg8-PE/Atg8水平与自噬活性关系进行了综述。Atg8-PE是自噬信号通路中两个类泛素结合系统之一,在自噬中起着关键作用。序列分析表明,鳞翅目昆虫Atg8与其他真核生物同源蛋白的整体结构相似,尤其与其他昆虫同源蛋白的氨基酸序列高度一致,体现了Atg8的高度保守性。鳞翅目昆虫发育不同阶段,Atg8在中肠、唾液腺、卵巢、脂肪体、丝腺等器官中的表达分布各不相同。并且,Atg8在核质中分布也存在差异,Atg8在细胞核与细胞质之间的穿梭可能存在蛹化前阶段的某些细胞中。通过检测Atg8-PE在细胞内的表达水平或Atg8含量的变化,可以评价细胞自噬的发生程度。     

细胞自噬进程的分子信号通路研究进展

细胞自噬是广泛存在于真核细胞内的一种胞内物质降解途径。细胞内的待降解蛋白复合物、受损伤细胞器以及入侵的病原体等被自噬泡包裹后运送至溶酶体,然后被溶酶体酸性水解酶消化,并释放到胞浆中以维持细胞的自我稳态。随着2016年诺贝尔生理医学奖授予自噬研究领域的学者,自噬研究越来越受到科研人员的重视。本文整理总结了自噬进程中的自噬信号调节、自噬体以及自噬溶酶体形成过程,同时也讨论了自噬过程中相关的分子信号通路。     

细胞自噬及其在肿瘤发展中的作用

自噬是指由膜包裹的自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体,并在其中降解所包裹的内含物的过程。自噬包含自噬起始、自噬体的形成、自噬体的成熟和溶酶体的再生四个基本过程,目前已发现几十种Atg蛋白参与其中。此外,自噬受到m TOR、PI3K和ULK1的中心调控以及转录因子和micro RNA的调控。自噬对维持细胞内环境的稳定起着关键性作用,在肿瘤的形成与发展中发挥着复杂的作用。     

Ctk1蛋白在自噬过程中的作用

细胞自噬是一种在真核生物中十分保守的溶酶体依赖性胞内降解途径,通过形成双层膜结构包裹细胞质内的生物大分子或者细胞器运送到溶酶体进行降解。在实验中发现,Ctk1蛋白对自噬过程有重要调节作用。Ctk1的缺失或者失活都会导致自噬过程不能正常发生,同时也会影响酵母CVT途径。自噬相关蛋白Atg3与Atg8的结合受到Ctk1的调控影响。因此,Ctk1在自噬过程中自噬体的形成中发挥了重要作用,揭示了Ctk1的新的功能作用。     

LC3脂质化修饰的机制和功能研究进展

LC3(包括LC3/GABARAP蛋白家族所有成员)的脂质化修饰是细胞自噬过程中的关键事件. LC3完成脂质化修饰后,由水溶性形式转化为膜结合形式,在自噬小体的形成、自噬底物的招募和自噬小体-溶酶体融合等阶段均发挥重要作用.包括营养状态和病原菌入侵在内的多种细胞内外刺激信号均可参与调控LC3的脂质化修饰过程.近年来的研究发现,脂质化的LC3不仅可以靶向细胞内双层膜的自噬小体,也可以靶向细胞内多种单层膜结构,如吞噬体和溶酶体等,参与调控细胞的内吞和微自噬等生物学过程.本文将围绕LC3脂质化修饰的机制和功能综述近年来的相关研究进展.     

细胞自噬与肿瘤

自噬是广泛存在于真核细胞内的一种细胞分解自身构成成分的生命现象.细胞内的双层膜结构与溶酶体结合后其内包裹的受损、变形或衰老细胞器蛋白质等被水解酶类降解.细胞自噬具有多种生理功能,生命体借此维持蛋白质代谢平衡及细胞环境稳定,这一过程在细胞清除废物、结构重建、生长发育调节中发挥重要作用. 细胞自噬也与肿瘤的存活和死亡等过程密切相关. 近年来对细胞自噬的研究有了较大的深入,本文主要对自噬体的形态和发生过程及其分子机制、信号调节通路、自噬研究的检测方法,以及自噬与细胞凋亡和肿瘤发生的关系等方面进行概述,以期较全面地了解细胞自噬作用和最新研究动态.     

线粒体自噬

细胞自噬(autophagy)是细胞依赖溶酶体对蛋白和细胞器进行降解的一条重要途径.目前,将通过细胞自噬降解线粒体的途径称为线粒体自噬(mitophagy).最近几年的证据表明,线粒体自噬是一个特异性的选择过程,并受到各种因子的精密调节,是细胞清除体内损伤线粒体和维持自身稳态的一种重要调节机制.自噬相关分子,如“核心”Atg 复合物,酵母线粒体外膜分子Atg32、Atg33、Uth1和Aup1,哺乳细胞线粒体外膜蛋白PINK1、NIX和胞质的Parkin等,在线粒体自噬中起关键的作用. 线粒体自噬异常与神经退行性疾病如帕金森氏病（Parkinson’s disease,PD）的发生密切相关. 本文就线粒体自噬的研究进展做简要的介绍.     

活性氧调控植物细胞自噬的研究进展

真核生物通过双层膜结构包裹细胞内受损的蛋白、细胞器或外源物质, 经溶酶体(或液泡)将内含物降解并进行循环利用, 这种高度保守的生物学过程称为自噬。活性氧是细胞有氧代谢的副产物, 作为一种信号分子广泛参与不同生物学过程的调控。研究表明, 真核生物中自噬与活性氧之间存在密切联系。该文结合近年的研究进展, 对植物细胞中活性氧的种类及作用和自噬的分子机制等进行概述, 旨在探讨活性氧对自噬的调控作用。     

植物细胞自噬基因的功能与转录调控机制

自噬(autophagy)是真核生物长期进化形成的一种高度保守的细胞内物质降解和周转途径,通过形成双层膜结构的自噬体将包裹其中的待降解大分子物质,如受损伤的蛋白质、蛋白质复合物和细胞器,运送至液泡或溶酶体进行降解并产生可循环利用的降解产物。细胞自噬在植物生长发育和环境应答等过程中发挥重要作用。在拟南芥(Arabidop...     

缺血性脑卒中后神经元自噬流障碍的病理机制研究进展

自噬是一个将损伤细胞器、陈旧蛋白、多余胞质组分甚至病原体等通过自噬体呈递给溶酶体进行降解的细胞内代谢过程。它包括自噬启动、自噬体形成、自噬体-溶酶体融合和自噬底物在自噬溶酶体内降解和清除4个步骤。当这些过程呈连续通畅状态则可称为自噬流,自噬/溶酶体信号通路中某一或某些步骤发生阻滞均可导致自噬流障碍。众多研究表明,脑卒中后自噬流障碍是导致脑卒中后缺血半影区神经元损伤的重要原因。本文总结了缺血性脑卒中后神经元自噬流障碍的病理机制研究进展,并介绍了目前改善神经元自噬流障碍方法的研究进展,为深入探究脑卒中病理损伤机制提供参考。     

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。     

细菌与自噬的抗争——死亡或重生

自噬是一种高度保守的细胞内成分的降解过程,不仅维持细胞的代谢稳定,还与机体对抗各种病原菌感染有着密切关系。自噬能协助机体清除病原体,但有些细菌进化出多种策略干扰自噬信号通路或抑制自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体来逃避自噬的降解,甚至利用自噬来促进其生长增殖。文中从自噬的分子机制出发,讨论多种致病菌与宿主细胞自噬关系的最新进展,以及自噬与病原菌感染的作用和意义,以期为病原菌感染导致的自噬研究提供参考。     

自噬及其在肺部疾病中作用研究进展

自噬作为一种新的细胞程序化死亡方式,在维持细胞内环境稳态中起着重要作用。它由溶酶体介导,对细胞内衰老细胞器或受损蛋白质进行再次利用,以补充细胞在"饥饿"状态下的物质供给。自噬曾被认为是细胞对氧化应激的随机自我保护性反应,然而最近研究发现自噬体的形成具有选择性和高度保守性的特点。目前研究发现自噬在COPD、肺气肿、肺纤维化、肺动脉高压、急性肺损伤、肺肿瘤等肺部疾病中起重要作用。本文通过分析总结自噬信号传导机制及其在肺部疾病中的相关作用,以阐明肺部疾病的可能发生机制,从而指导相关疾病的临床治疗。     

自噬对胚胎发育和体细胞重编程作用的研究

自噬是细胞中高度保守的物质降解过程,细胞内大分子物质和细胞器等经双层膜包裹运送至溶酶体,被溶酶体酶降解产生小分子物质,实现细胞内物质再循环的过程。自噬是小鼠着床前胚胎发育不可缺少的。同时,自噬在iPS细胞诱导和体细胞核移植等重编程过程中也有重要的作用。现综述自噬基本过程及相关的主要分子机制,并讨论了自噬对早期胚胎发育和体细胞重编程的作用。     

自噬体膜的来源

细胞自噬是指细胞通过自噬-溶酶体(autolysosome)降解变性蛋白聚集物和受损细胞器的过程. 自噬对于细胞内环境的稳态、物质的平衡、胚胎发育以及疾病的发生发挥重要作用. 在电镜下观察,自噬体膜是一个双层脂质膜结构. 细胞中因缺乏除了自噬相关蛋白9 (autophagy-related protein 9,ATG9)以外的自噬体膜相关蛋白,故难以确定自噬体膜的来源. 自噬体膜的来源也因此成为目前自噬研究领域的热点问题. 关于自噬体膜的来源,学术界存在两种观点：一种认为自噬体膜是细胞在自噬体组装位点(pre-autophagosomal structure, PAS)重新合成的;另一种观点则认为自噬体膜来源于细胞已有的某些细胞器(如内质网、高尔基体、内吞体、质膜和线粒体). 该文综述了近年有关自噬体膜来源于细胞已有的某些细胞器的研究进展,旨在为相关领域的研究提供参考.     

自体吞噬———Ⅱ型程序性死亡

自噬 (autophagy) 是广泛存在于真核细胞内的一种溶酶体依赖性的降解途径,在饥饿的条件下,它可以调节细胞内长寿命蛋白和细胞器的降解,降解产物再被细胞重新利用 . 因此自噬在细胞发育、细胞免疫、组织重塑及对环境适应等方面有着十分重要的作用 . 近来发现,自噬还参与降解病原微生物、抵御感染的过程,称之为异噬 . 对自噬的分子机制和调节以及其在生理病理过程中的作用进行相应讨论 .     

细胞自噬与肝纤维化

自噬是细胞内一种进化保守的依赖溶酶体的蛋白降解途径,存在于大多数真核细胞中,细胞自噬可以为应激状态(如炎症、肿瘤、毒物等)的细胞提供能量。已有研究表明,肝纤维化的发病机制中涉及肝星状细胞的活化,伴随着细胞内脂质小滴的消耗,当肝细胞经历自噬,溶酶体的胞内基质将下降。研究还发现肝星状细胞的活化过程中伴随着其自噬水平的升高。本文将就自噬在肝纤维化中的作用做一综述。     

自噬相关蛋白Atg4.1过表达促进嗜热四膜虫亲本大核程序化降解

细胞核自噬在真核生物进化过程中具有重要作用,然而不同生物中的自噬分子调控机制并不完全清楚。嗜热四膜虫有性生殖过程中亲本大核的程序化降解是一种独特的细胞核选择性自噬。该研究从嗜热四膜虫中鉴定出一种自噬相关基因Tt ATG4.1(TTHERM_00526270),编码677个氨基酸。Tt ATG4.1在营养生长期和饥饿期不表达,在有性生殖期2 h特异表达,亲本大核开始降解的anlagen时期表达量最高。通过同源重组构建获得MTT1启动子调控表达的ATG4.1突变株,免疫荧光定位显示, Atg4.1定位在细胞质和降解的亲本大核上。过量表达Atg4.1导致anlagen时期亲本大核未能正常凝缩,且细胞核膨大。通过自噬体和溶酶体荧光探针标记发现过量表达Atg4.1不影响亲本大核的酸化,但相比于野生型细胞,过表达Atg4.1细胞株中,亲本大核的降解更快。研究表明自噬相关蛋白Atg4.1参与调控嗜热四膜虫有性生殖中亲本大核程序化降解。     

自噬对胞内感染病原体的双重作用

自噬(autophagy)是细胞维持稳态的一种机制[1,2].在自噬发生过程中,来源不明的单层膜凹陷形成杯状双层膜的结构,包裹细胞质和细胞器部分,形成有双层膜的自噬体(autophagosome).自噬体随之与溶酶体融合形成自噬溶酶体,其中的细胞物质被溶酶体酶降解,降解后产生的氨基酸可以被细胞重新利用,参与物质的再循环.     

脑缺血后N-乙基马来酰亚胺敏感因子ATP酶失活致神经元自噬流障碍的病理机制

缺血性脑卒中是由脑血管梗塞引起的急性脑血管病,具有较高的发病率、致残率和致死率。研究发现,过度自噬或自噬不足均可导致细胞损伤。自噬包括自噬体的形成和成熟、自噬体与溶酶体融合、自噬底物在自噬溶酶体内的降解和清除,这些过程呈连续状态则称为自噬流。研究发现,脑缺血可导致自噬体与溶酶体间发生融合障碍,从而引发自噬流损伤。细胞内膜融合由3种核心组分介导,即N-乙基马来酰亚胺敏感因子（N-ethylmaleimide sensitive factor,NSF） ATP酶、可溶性NSF黏附蛋白（soluble NSF attachment protein,SNAP）及可溶性NSF黏附蛋白受体（soluble NSF attachment protein receptors,SNAREs）。当SNAREs介导自噬体与溶酶体融合后以非活性的复合体形式存留于自噬溶酶体膜,须被NSF再激活为单体后方可发挥新一轮的膜融合介导作用,而NSF是唯一可再激活SNAREs的ATP酶。新近研究表明,脑缺血可显著抑制NSF ATP酶活性,导致其对SNAREs再激活减少,这可能是自噬体与溶酶体间发生融合障碍并导致神经元自噬...