自噬过程中的不同阶段(1)未受诱导细胞(2)自噬诱导及吞噬泡形成(3)自噬完成及(4)与溶酶体融合。1、诱导与吞噬泡形成:为应对多种刺激,通过形成一种独特的平整细胞膜(吞噬泡)诱导自噬。上述过程需要两种蛋白质复合物参与其中,负责调控自噬体形成。2、自噬体延伸与形成:吞噬泡的延伸会导致形成自噬体,一般为双层膜细胞器。此步骤为简单隔离步骤,其中不发生降解。自噬体内外表面均存在LC3B-II。在自噬过程中,LC3的合成与加工均有所增加,且可将其作为标记物监控细胞内自噬水平。3、融合、降解与回收:完全形成的自噬体与溶酶体在细胞内相融合。自噬体-溶酶体的融合机制与同质性液泡膜融合机制相同。4、对囊泡内物质的降解依赖一系列溶酶体/液泡内酸性水解酶完成。由降解产生的小分子,特别是氨基酸,会被重新转运至细胞质内用于蛋白质合成与细胞功能维护。自噬功能不全的细胞易于坏死,但是坏死组织产生的细胞因子(包括部分生长因子)反而会促进病变的生长。杭州细胞自噬整体实验
2016年诺贝尔生理学或医学奖得主大隅良典曾经活跃于多个研究领域,但自从1988年建立了自己的实验室之后,他就主要研究蛋白质在液泡中降解的过程了。液泡也是一种细胞器,它在酵母中的地位和人体中溶酶体的地位类似。酵母细胞相对更容易进行研究,因而常被用作人类细胞的模型;寻那些在复杂细胞通路中发挥重要作用的基因时,酵母特别有用。但大隅面临着一个重大挑战:酵母细胞比较小,在显微镜下不容易看清它的内部结构,因此他起初都无法确定自噬现象是否也会发生在酵母细胞中。大隅推论,如果他能在自噬行为发生的时候阻断液泡中蛋白质分解的过程,那么自噬体将在液泡中累积,从而在显微镜下可见。因此,他培育出因突变而缺乏液泡降解酶的酵母细胞,并通过使细胞饥饿激发自噬。广州自噬荧光自噬在细菌与病原体入侵时产生的免疫防御中起到关键作用。
由于自体吞噬较少受到关注,而且比较难在体外实验条件下实现,因此,对自体吞噬的机制还不是比较了解。研究主要集中在酵母及其它重要的单细胞真核生物,而对植物和哺乳动物细胞中的自体吞噬过程的了解则更少。尽管对自体吞噬具体过程的了解还需要较大加强,但是人们已经勾勒出自体吞噬过程的大致轮廓:细胞质中的线粒体等细胞器首先被称为“隔离膜”的囊泡所包被,这种“隔离膜”主要来自于内质网和高尔基体;囊泡较终形成双层膜结构,即自吞噬体,也称之为初始自体吞噬泡;自吞噬体与胞内体融合形成中间自体吞噬泡;较终自体吞噬泡的外膜与溶酶体融合形成降解自体吞噬泡,由溶酶体内的酶降解自体吞噬泡中的内容物和内膜。在整个自体吞噬过程中,细胞质和细胞器都受到破坏,较明显的是线粒体和内质网受损。虽然自体吞噬并不直接破坏细胞膜和细胞核,但是有证据表明,在较初断裂或消化后,细胞膜和细胞核会较终变成溶酶体以消化和分解自身。
在识别出酵母自噬的机制之后,依然还有一个关键问题。其他的生物里有没有对应的机制来控制自噬过程呢?比较快人们发现,我们细胞里也有几乎一样的机制在运行。现在我们有了探索人体内细胞自噬所必需的研究工具。在大隅良典发现细胞自噬的关键机制之后,研究局面豁然开朗,相关论文发表量骤然上升。由于大隅良典和紧随他步伐的研究者的工作,我们现在知道细胞自噬控制着许多重要的生理功能,涉及到细胞部件的降解和回收利用。细胞自噬能快速提供燃料供应能量,或者提供材料来更新细胞部件,因此在细胞面对饥饿和其它种类的应激时,它发挥着不可或缺的作用。在遭受传染之后,细胞自噬能消灭入侵的细胞内细菌活病毒。自噬对胚胎发育和细胞分化也有贡献。细胞还能利用自噬来消灭受损的蛋白质和细胞器,这个质检过程对于抵**老带来的负面影响有举足轻重的意义。正常细胞自噬增强,可表现出阻止肿细胞发生的功能。
自噬是细胞消化掉自身的一部分,即self-eating,初一看似乎对细胞不利。事实上,细胞正常情况下比较少发生自噬,除非有诱发因素的存在。这些诱发因素比较多,也是研究的热门。既有来自于细胞外的(如外界中的营养成分、缺血缺氧、生长因子的浓度等),也有细胞内的(代谢压力、衰老或破损的细胞器、折叠错误或聚集的蛋白质等)。由于这些因素的经常性存在,因此,细胞保持了一种比较低的、基础的自噬活性以维持自稳。自噬过程比较快,被诱导后8min即可观察到自噬体形成,2h后自噬溶酶体基本降解消失。这有利于细胞快速适应恶劣环境。自噬体溶酶体的融合机制与同质性液泡膜融合机制相同。上海自噬流的检测
自噬是普遍存在于真核细胞的现象,并且可分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬三大类。杭州细胞自噬整体实验
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