細胞自噬機制學習教案

1、會計學1第一頁，共25頁。比利時科學家比利時科學家Christian de DuveChristian de Duve在上在上世紀世紀5050年代通過電鏡觀察到自噬體（年代通過電鏡觀察到自噬體（autophagosomeautophagosome）結構，并且在）結構，并且在 1963 1963 年溶酶體國際會議（年溶酶體國際會議（CIBA Foundation CIBA Foundation Symposium on LysosomesSymposium on Lysosomes）上首先提）上首先提出了出了“自噬自噬”這種說法這種說法(shuf)(shuf)。因。因此此Christian de

2、 DuveChristian de Duve被公認為自噬研被公認為自噬研究的鼻祖。究的鼻祖。Christian de Duve Christian de Duve 也因也因發(fā)現(xiàn)溶酶體，于發(fā)現(xiàn)溶酶體，于19741974年獲得諾貝爾獎年獲得諾貝爾獎第1頁/共25頁第二頁，共25頁。2016年，因年，因“在細胞自噬機制方在細胞自噬機制方面的發(fā)現(xiàn)面的發(fā)現(xiàn)”而獲得諾貝爾生理學而獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。大隅教授或醫(yī)學獎。大隅教授(jioshu)的的貢獻在于，他找到了酵母這種簡貢獻在于，他找到了酵母這種簡單又與人體細胞相似的實驗模型單又與人體細胞相似的實驗模型，將復雜的問題化難為易了。，將復雜的問題化難為

3、易了。第2頁/共25頁第三頁，共25頁。大隅良典大隅良典宮崎駿宮崎駿第3頁/共25頁第四頁，共25頁。在酵母菌體內(左側)存在一個巨大的細胞器，名為液泡，其功能與人以及其他哺乳動物體內細胞內的溶酶體相類似。于是他培養(yǎng)了經(jīng)過改造，缺乏液泡膜降解(jin ji)酶的酵母菌并通過饑餓的方法激活細胞的自噬機制。此時，當這些酵母菌遭受饑餓時，吞噬小體開始在液泡內部大量聚集(右圖)。大隅良典的實驗證明酵母菌內部存在自噬現(xiàn)象。此后，大隅良典教授對數(shù)以千計的酵母菌變異樣本進行了核對(右側)，并從中找到了據(jù)信與自噬作用密切相關的15組基因。第4頁/共25頁第五頁，共25頁。表中可以看出，在過去的十年之中，幾乎每

4、個生命科學家都知道表中可以看出，在過去的十年之中，幾乎每個生命科學家都知道“凋亡凋亡”這個概念并這個概念并且有意無意將自己的研究工作與之掛鉤。自噬（且有意無意將自己的研究工作與之掛鉤。自噬（autophagyautophagy）是繼凋亡（）是繼凋亡（apoptosisapoptosis）后，當前生命科學最熱的研究領域，后，當前生命科學最熱的研究領域，PubmedPubmed記錄的文獻數(shù)量在最近記錄的文獻數(shù)量在最近4 4年呈爆炸式增長，年呈爆炸式增長，其中其中20062006年以前相關文獻大約年以前相關文獻大約15001500條。條。20072007年是自噬研究有歷史意義的一年，召開了年是自噬研

5、究有歷史意義的一年，召開了第一次自噬國際會議，與會第一次自噬國際會議，與會(y hu)(y hu)人員構成自噬學術圈的奠基者，并且在各自領域人員構成自噬學術圈的奠基者，并且在各自領域宣傳和研究一些基本概念。宣傳和研究一些基本概念。20072007年到年到20102010年年9 9月短短三年文獻發(fā)表量達到大約月短短三年文獻發(fā)表量達到大約44004400條。條。我們堅信在未來十年我們堅信在未來十年“自噬自噬”也將會成為另一個也將會成為另一個“萬金油萬金油”和生命科學的和生命科學的“閃亮新星閃亮新星”。第5頁/共25頁第六頁，共25頁。第6頁/共25頁第七頁，共25頁。第7頁/共25頁第八頁，共25

6、頁。第8頁/共25頁第九頁，共25頁。自噬基本自噬基本(jbn)(jbn)過程過程：1.1.自噬前體的形成自噬前體的形成2.2.自噬體的形成自噬體的形成3.3.自噬溶酶體的融合自噬溶酶體的融合4.4.自噬體的溶解自噬體的溶解內涵(nihn)體自噬內涵(nihn)體溶酶體自噬溶酶體自噬前體 自噬體第9頁/共25頁第十頁，共25頁。第10頁/共25頁第十一頁，共25頁。內外刺激誘導下，細胞通過自噬基因調控組裝自噬前體。自噬內外刺激誘導下，細胞通過自噬基因調控組裝自噬前體。自噬體包裹細胞質體包裹細胞質,細胞器或細菌等形成自噬體，在微管作用下，自細胞器或細菌等形成自噬體，在微管作用下，自噬體與溶酶體靠

7、近，自噬體外層噬體與溶酶體靠近，自噬體外層(wi cn)膜與溶酶體膜融合，膜與溶酶體膜融合，包有內層膜的自噬體進入溶酶體，形成自噬溶酶體。繼而，自包有內層膜的自噬體進入溶酶體，形成自噬溶酶體。繼而，自噬體內膜被溶酶體酶降解，繼而內容物被降解，營養(yǎng)成分被細噬體內膜被溶酶體酶降解，繼而內容物被降解，營養(yǎng)成分被細胞重新利用。胞重新利用。第11頁/共25頁第十二頁，共25頁。第12頁/共25頁第十三頁，共25頁。第13頁/共25頁第十四頁，共25頁。第14頁/共25頁第十五頁，共25頁。12135-1-AP微管相關蛋白輕鏈微管相關蛋白輕鏈3（MAP-LC3），簡稱），簡稱LC3，參與了自噬的形成，并被

8、證明了是哺乳動物細胞中常見的自噬小體標記蛋，參與了自噬的形成，并被證明了是哺乳動物細胞中常見的自噬小體標記蛋白之一。白之一。Western blot可能會檢測到可能會檢測到LC3的兩種形式，這是由于自噬形成時，胞漿型的兩種形式，這是由于自噬形成時，胞漿型LC3會酶解掉一小段多肽形成會酶解掉一小段多肽形成LC3-I，LC3-I跟磷脂酰乙醇胺即腦磷脂跟磷脂酰乙醇胺即腦磷脂(PE)結合轉變?yōu)椋ㄗ允审w）膜型（即結合轉變?yōu)椋ㄗ允审w）膜型（即LC3-II），這兩種形式在正常細胞中都是存在的，而發(fā)），這兩種形式在正常細胞中都是存在的，而發(fā)生生(fshng)自噬的細胞中自噬的細胞中LC3-II會有明顯的增加。

9、會有明顯的增加。第15頁/共25頁第十六頁，共25頁。第16頁/共25頁第十七頁，共25頁。Inositol monophosphatase，肌醇單磷酸酶）n3）Earles平衡鹽溶液：制造饑餓n4）N-Acetyl-D-sphingosine（C2-ceramide）：Class I PI3K Pathway抑制劑n5）Rapamycin：mTOR抑制劑n6）Xestospongin B/C：IP3R阻滯劑第17頁/共25頁第十八頁，共25頁。洛霉素A1、長春堿、諾考達唑等。n（3）對溶酶體降解的抑制：蛋白酶抑制劑，如E64d、Pepstatin A等第18頁/共25頁第十九頁，共25頁。第

10、19頁/共25頁第二十頁，共25頁。n細胞器，對蛋白質和細胞器進行質量控制 ，并且通過降解底物來為細胞生存提供原材料或ATPn（3）細胞自噬甚至可以清除細胞內的病原體，保護細胞免受損傷，對于對抗癌癥、衰老、神經(jīng)退行性病變、感染等都有著重要的意義(yy)。n（4）細胞自噬是程序性細胞死亡的一種，在某些情況下，若細胞無法 繼續(xù)維持自身的生存，細胞自噬會誘導細胞主動性死亡。第20頁/共25頁第二十一頁，共25頁。第21頁/共25頁第二十二頁，共25頁。氨基酸、脂肪酸等小分子物質又可為細胞提供一定的能量(nngling)和合成底物，可以說，自噬就是一個“備用倉庫”。如Atg-5缺陷的小鼠在出生后喝上第一口奶之前就會餓死。更重要的是，自噬活性可在代謝應激（饑餓、生長因子缺乏、射線、化療等）時大大增強n，表現(xiàn)為胞漿中迅速涌現(xiàn)大量自