自噬研究的相關(guān)知識(shí)

1、精選課件二、自噬溶酶體系統(tǒng)二、自噬溶酶體系統(tǒng)精選課件 自噬（自噬（autophagy）性細(xì)胞死亡）性細(xì)胞死亡, 是是凋亡和壞死之外的第三種程序性細(xì)胞死亡方式之外的第三種程序性細(xì)胞死亡方式. 自噬是真核生物進(jìn)化過(guò)程中高度保守一類自噬是真核生物進(jìn)化過(guò)程中高度保守一類降解途徑，通過(guò)形成雙層膜的自噬體，將蛋降解途徑，通過(guò)形成雙層膜的自噬體，將蛋白質(zhì)等生物大分子或細(xì)胞器（線粒體等）回白質(zhì)等生物大分子或細(xì)胞器（線粒體等）回收至溶酶體將其降解為氨基酸、單糖等小分收至溶酶體將其降解為氨基酸、單糖等小分子，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用。子，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用。 自噬體的半衰期自噬體的半衰期 8 min8 min左右，是細(xì)胞對(duì)于環(huán)

2、境左右，是細(xì)胞對(duì)于環(huán)境變化的有效反應(yīng)。變化的有效反應(yīng)。精選課件細(xì)胞自噬的分類細(xì)胞自噬的分類1 1、巨型細(xì)胞自噬、巨型細(xì)胞自噬 (macroautophagy)，又稱為，又稱為大自噬大自噬，是指細(xì)胞內(nèi)是指細(xì)胞內(nèi)新生的球狀脂質(zhì)雙層新生的球狀脂質(zhì)雙層包裹胞漿蛋白和細(xì)胞包裹胞漿蛋白和細(xì)胞器，并運(yùn)送到溶酶體降解的自噬行為。器，并運(yùn)送到溶酶體降解的自噬行為。2 2、微型細(xì)胞自噬、微型細(xì)胞自噬 (microautophagy)，又稱為，又稱為小自噬小自噬，是指通過(guò)是指通過(guò)溶酶體膜溶酶體膜的內(nèi)陷、突起和的內(nèi)陷、突起和/ /或分隔，直接吞或分隔，直接吞入細(xì)胞漿的自噬行為。入細(xì)胞漿的自噬行為。3 3、分子伴侶介導(dǎo)

3、的細(xì)胞自噬、分子伴侶介導(dǎo)的細(xì)胞自噬(chaperone mediated autophagy，CMA)，是指由，是指由分子伴侶分子伴侶將靶蛋白轉(zhuǎn)送至溶將靶蛋白轉(zhuǎn)送至溶酶體內(nèi)的自噬行為。這只見(jiàn)于哺乳類動(dòng)物細(xì)胞。酶體內(nèi)的自噬行為。這只見(jiàn)于哺乳類動(dòng)物細(xì)胞。根據(jù)細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)到溶酶體內(nèi)的途徑不同根據(jù)細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)到溶酶體內(nèi)的途徑不同精選課件精選課件AutophagyAutophagy is a cellular degradation system in which cytoplasmic components, including organelles, long-life protein are sequ

4、estered by double-membrane structures called autophagosomes and the sequestered materials are degraded by lysosomal hydrolases ControlStarvation精選課件基礎(chǔ)自噬：基礎(chǔ)自噬：是一種在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)發(fā)生而水平相是一種在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)發(fā)生而水平相對(duì)較低的細(xì)胞自噬過(guò)程對(duì)較低的細(xì)胞自噬過(guò)程, 對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的更新及細(xì)胞內(nèi)對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的更新及細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持具有不可或缺的作用。環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持具有不可或缺的作用。誘導(dǎo)自噬：誘導(dǎo)自噬：是細(xì)胞應(yīng)對(duì)外界刺激的一種保護(hù)

5、反應(yīng)。缺是細(xì)胞應(yīng)對(duì)外界刺激的一種保護(hù)反應(yīng)。缺少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或能量、受到氧脅迫等情況下少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或能量、受到氧脅迫等情況下, 細(xì)胞的自噬細(xì)胞的自噬水平在短時(shí)間內(nèi)劇烈升高的細(xì)胞自噬過(guò)程。水平在短時(shí)間內(nèi)劇烈升高的細(xì)胞自噬過(guò)程。 如哺乳動(dòng)物出生后初期如哺乳動(dòng)物出生后初期, 由于母體不再提供營(yíng)養(yǎng)來(lái)源由于母體不再提供營(yíng)養(yǎng)來(lái)源, 幼體的細(xì)幼體的細(xì)胞自噬非?；钴S胞自噬非?；钴S, 這為維持其生命活動(dòng)起了非常重要的作用。這為維持其生命活動(dòng)起了非常重要的作用?；A(chǔ)自噬和誘導(dǎo)自噬基礎(chǔ)自噬和誘導(dǎo)自噬精選課件自噬進(jìn)程自噬進(jìn)程1 1、自噬的誘導(dǎo)激活、自噬的誘導(dǎo)激活2 2、自噬體的成核和延伸、自噬體的成核和延伸3 3、自噬體與溶

6、酶體融合、自噬體與溶酶體融合4 4、內(nèi)容物降解、內(nèi)容物降解精選課件第一步：第一步：自噬的誘導(dǎo)自噬的誘導(dǎo) 一系列自噬相關(guān)基因（一系列自噬相關(guān)基因（autophagy-related geneautophagy-related gene，AtgAtg）組成的復(fù)合體參與調(diào)控自噬體的形成。主要是）組成的復(fù)合體參與調(diào)控自噬體的形成。主要是 Atg1/ULK1 Atg1/ULK1 復(fù)合體復(fù)合體，包括，包括Atg1Atg1、Atg13Atg13、Atg17, mTORC1 Atg17, mTORC1 磷酸化磷酸化Atg1/ULK1Atg1/ULK1和和Atg13Atg13抑制自噬的起始。抑制自噬的起始。mT

7、ORC1mTORC1失活失活自噬激活自噬激活ULK1 ULK1 去磷酸化去磷酸化精選課件Atg7 -Atg3-inductioninduction精選課件精選課件第二步：第二步：自噬體的成核，自噬體的成核，細(xì)胞在接受自噬誘導(dǎo)信號(hào)后，在胞細(xì)胞在接受自噬誘導(dǎo)信號(hào)后，在胞漿中形成一個(gè)小的膜樣結(jié)構(gòu)漿中形成一個(gè)小的膜樣結(jié)構(gòu): :分離膜分離膜(isolation membrane，IM)，然后不斷向兩邊延伸，成扁平狀，被稱為前自噬體然后不斷向兩邊延伸，成扁平狀，被稱為前自噬體(pre-autophagosome PAS) ，是自噬發(fā)生的標(biāo)志之一。需要，是自噬發(fā)生的標(biāo)志之一。需要Atg6Atg6（Becli

8、n1Beclin1）-Class PI3K-Class PI3K 復(fù)合體復(fù)合體以及以及Atg12-Atg5-Atg16LAtg12-Atg5-Atg16L復(fù)合體復(fù)合體. .形態(tài)特點(diǎn)：形態(tài)特點(diǎn)：自噬前體多呈新月形或半環(huán)形，為游離雙層膜結(jié)自噬前體多呈新月形或半環(huán)形，為游離雙層膜結(jié)構(gòu)，兩層膜之間有腔。隨著自噬前體增大和包裹內(nèi)容物，內(nèi)構(gòu)，兩層膜之間有腔。隨著自噬前體增大和包裹內(nèi)容物，內(nèi)腔變得不明顯。多種腔變得不明顯。多種ATG ATG 蛋白參與自噬前體的組裝。蛋白參與自噬前體的組裝。組分來(lái)源：組分來(lái)源：來(lái)源于獨(dú)立形成的特殊膜結(jié)構(gòu)或線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來(lái)源于獨(dú)立形成的特殊膜結(jié)構(gòu)或線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基復(fù)合體等

9、膜結(jié)構(gòu)?；蚋郀柣鶑?fù)合體等膜結(jié)構(gòu)。精選課件Atg7 -Atg3-inductioninduction精選課件精選課件第二步：第二步：自噬體膜的延伸，自噬體膜的延伸，自噬前體在兩個(gè)類泛素系統(tǒng)作用自噬前體在兩個(gè)類泛素系統(tǒng)作用下，包括下，包括Atg12-Atg5-Atg16LAtg12-Atg5-Atg16L復(fù)合體復(fù)合體和和LC3(Atg8) LC3(Atg8) 作用下，作用下，LC3LC3不斷接受不斷接受PEPE，擴(kuò)展膜的長(zhǎng)度，成為成熟的閉合自噬泡，擴(kuò)展膜的長(zhǎng)度，成為成熟的閉合自噬泡。形態(tài)特點(diǎn)：形態(tài)特點(diǎn)：自噬前體由半月形，不斷延伸成閉合的完整的雙自噬前體由半月形，不斷延伸成閉合的完整的雙層膜結(jié)構(gòu)的圓

10、形自噬泡，內(nèi)容物為不斷捕獲的待降解的衰老層膜結(jié)構(gòu)的圓形自噬泡，內(nèi)容物為不斷捕獲的待降解的衰老的蛋白、細(xì)胞器、蛋白聚集體。的蛋白、細(xì)胞器、蛋白聚集體。Atg7 -Atg3-精選課件精選課件第三步：第三步：自噬體與溶酶體的融合自噬體與溶酶體的融合，被運(yùn)送到溶酶體，兩者的被運(yùn)送到溶酶體，兩者的生物膜融合，變成一個(gè)自噬溶酶體生物膜融合，變成一個(gè)自噬溶酶體(atuolysosome)。形態(tài)特點(diǎn)：形態(tài)特點(diǎn)：多呈圓形或橢圓形。由于自噬體內(nèi)膜很快被降解，多呈圓形或橢圓形。由于自噬體內(nèi)膜很快被降解，在透射電鏡下自噬溶酶體常不易與其他形式的溶酶體區(qū)別。在透射電鏡下自噬溶酶體常不易與其他形式的溶酶體區(qū)別。精選課件第

11、四步：第四步：自噬溶酶體內(nèi)的酸性水解酶降解囊泡中的內(nèi)容物，自噬溶酶體內(nèi)的酸性水解酶降解囊泡中的內(nèi)容物，成為降解性自噬體成為降解性自噬體(degradative autophagic vacuole)。精選課件 自噬的誘導(dǎo)自噬的誘導(dǎo)自噬體的成核自噬體的成核和延伸和延伸 自噬溶酶體自噬溶酶體的形成的形成內(nèi)容物的降解內(nèi)容物的降解精選課件自噬的調(diào)節(jié)自噬的調(diào)節(jié)1 1、mTORmTOR活性調(diào)節(jié)活性調(diào)節(jié)2 2、胰島素（激活、胰島素（激活mtormtor；抑制；抑制FoxO3FoxO3）精選課件自噬調(diào)控的中心分子自噬調(diào)控的中心分子TOR(target of rapamycin) 雷帕霉素作用的靶位點(diǎn)雷帕霉素作

12、用的靶位點(diǎn)( T aget of rapamycin, TOR ) 是氨是氨基酸、基酸、A T P和激素的感受器和激素的感受器, 它它在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和自噬的發(fā)生過(guò)在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和自噬的發(fā)生過(guò)程有重要作用。程有重要作用。 TOR(target of rapamycin) 能感受細(xì)胞的多種變化信號(hào)能感受細(xì)胞的多種變化信號(hào), 加強(qiáng)加強(qiáng)或降低自噬的發(fā)生水平。細(xì)胞內(nèi)或降低自噬的發(fā)生水平。細(xì)胞內(nèi)ATP水平、缺氧等細(xì)胞信號(hào)都可水平、缺氧等細(xì)胞信號(hào)都可直接或間接通過(guò)直接或間接通過(guò)TOR將其整合將其整合, 從而改變細(xì)胞的自噬發(fā)生從而改變細(xì)胞的自噬發(fā)生, 應(yīng)對(duì)不應(yīng)對(duì)不同的外界環(huán)境刺激。同的外界環(huán)境刺激。精選課件

13、Atg1是一種絲氨酸是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶蘇氨酸蛋白激酶, 哺乳動(dòng)物中同源蛋白哺乳動(dòng)物中同源蛋白ULK1, ULK1以復(fù)合以復(fù)合物的形式存在物的形式存在, 除了除了ULK1本身本身, 還包括還包括mAtg13、FIP200(一種與黏著斑激酶一種與黏著斑激酶FAK相互作用的蛋白相互作用的蛋白)和和Atg101。Atg1/ULK1蛋白激酶復(fù)合體蛋白激酶復(fù)合體 當(dāng)營(yíng)養(yǎng)足夠時(shí)當(dāng)營(yíng)養(yǎng)足夠時(shí), 哺乳動(dòng)物雷帕霉哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物素靶蛋白復(fù)合物1( mTORC1)與與Atg1/ULK1 復(fù)合物與結(jié)合復(fù)合物與結(jié)合,通過(guò)磷酸通過(guò)磷酸化化Atg1/ULK1 和和ATG13 從而抑制自從而抑制自噬 的

14、 起 始 從 而 抑 制 自 噬 。噬 的 起 始 從 而 抑 制 自 噬 。 在饑餓的條件下在饑餓的條件下, mTORC1 從從Atg1/ULK1 復(fù)合物上分離復(fù)合物上分離, 從而從而誘導(dǎo)誘導(dǎo)自噬體的成核自噬體的成核(Nucleation)和延伸和延伸(Elongation)。精選課件AMPK是細(xì)胞中感受能量狀態(tài)調(diào)節(jié)代謝的一個(gè)蛋白激酶是細(xì)胞中感受能量狀態(tài)調(diào)節(jié)代謝的一個(gè)蛋白激酶, 在自噬在自噬發(fā)生的調(diào)控中也發(fā)揮著重要的作用。低發(fā)生的調(diào)控中也發(fā)揮著重要的作用。低ATP水平狀態(tài)下水平狀態(tài)下(如饑餓或缺如饑餓或缺氧氧)AMPK能感受能感受AMP的水平變化而激活的水平變化而激活, 從而磷酸化結(jié)節(jié)性硬化

15、復(fù)從而磷酸化結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合體合體TSC2(tuberous sclerosis protein) 加強(qiáng)加強(qiáng)TSC1/2對(duì)對(duì)Rheb的抑的抑制制, 最終使最終使mTOR的活性被抑制的活性被抑制, 誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬。誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬。AMPK(AMP-activated protein kinase)精選課件Atg9Atg9是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一一個(gè)編碼跨膜蛋白的是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一一個(gè)編碼跨膜蛋白的AtgAtg基因基因, , 能通過(guò)影響膜泡運(yùn)輸對(duì)自噬發(fā)生起調(diào)能通過(guò)影響膜泡運(yùn)輸對(duì)自噬發(fā)生起調(diào)控作用?？刈饔谩I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏時(shí)時(shí), Atg9, Atg9與與Atg23Atg23、Atg27Atg27結(jié)合

16、結(jié)合, , 將它們運(yùn)將它們運(yùn)輸至輸至PAS; PAS; Atg9/mAtg9精選課件在Atg5-Atg12-Atg16連接系統(tǒng)中, 首先由Atg7(E1)活化Atg12; 然后將Atg12傳遞給類Atg10（E2）最后, Atg12被傳遞到Atg5, 與Atg5的Lys共價(jià)結(jié)合形成Atg12-Atg5復(fù)合物。自噬發(fā)生時(shí), Atg16和Atg12-Atg5結(jié)合，Atg16含有一個(gè)螺旋卷曲結(jié)構(gòu)易于形成低聚物, 使得其能把更多的Atg12-Atg5連接起來(lái)形成巨大復(fù)合物。從而可能為參與自噬泡形成的蛋白質(zhì)提供相互作用的平臺(tái)。自噬發(fā)生時(shí)自噬發(fā)生時(shí), 此復(fù)合物定此復(fù)合物定位于隔離膜上位于隔離膜上, 參與參

17、與 LC3-II的形成過(guò)程的形成過(guò)程, 從從而促進(jìn)自噬泡膜的延長(zhǎng)。而促進(jìn)自噬泡膜的延長(zhǎng)。自噬發(fā)生過(guò)程中有兩組類泛素化修飾類泛素化修飾過(guò)程, 分別發(fā)生在Atg5-Atg12-Atg16連接系統(tǒng)和Atg8/LC3連接系統(tǒng)中, 用于隔離膜的延隔離膜的延長(zhǎng)和自噬泡的形成長(zhǎng)和自噬泡的形成。Atg5-Atg12-Atg16復(fù)合物復(fù)合物精選課件Atg8/LC3LC3：是酵母是酵母Atg8分子在哺乳動(dòng)物中的同源物，是自噬分子在哺乳動(dòng)物中的同源物，是自噬發(fā)生的一個(gè)標(biāo)志蛋白。發(fā)生的一個(gè)標(biāo)志蛋白。功能：促進(jìn)功能：促進(jìn)自噬泡膜的延長(zhǎng)和融合自噬泡膜的延長(zhǎng)和融合, 是自噬泡形成所必是自噬泡形成所必需的。需的。 LC3合成

18、后合成后, 最初以最初以pro-LC3形式存在形式存在, 然然后立刻被后立刻被Atg4B切割形成切割形成LC3-I。自噬發(fā)生時(shí)。自噬發(fā)生時(shí), 均勻分布于細(xì)胞質(zhì)中的均勻分布于細(xì)胞質(zhì)中的LC3-I被被Atg7（E1）活化并與其形成硫酯鍵活化并與其形成硫酯鍵, 然后被傳遞給然后被傳遞給Atg3（E2）, 并最終在并最終在Atg5-Atg12-Atg16復(fù)合物復(fù)合物（E3）的幫助下連接上一個(gè)的幫助下連接上一個(gè)PE分子分子, 形成具形成具有膜結(jié)合能力的有膜結(jié)合能力的LC3-II。Atg16L的細(xì)胞定位的細(xì)胞定位決定了決定了LC3成熟的位置成熟的位置, 并促進(jìn)并促進(jìn)LC3-II結(jié)合到結(jié)合到自噬泡上。自噬泡

19、上。精選課件 自噬小泡的成核自噬小泡的成核需要含有需要含有ATG6(其哺乳動(dòng)物同源蛋白命名其哺乳動(dòng)物同源蛋白命名為為Beclin 1)的復(fù)合物的復(fù)合物, 這個(gè)復(fù)合物能夠與第三類磷酸肌醇這個(gè)復(fù)合物能夠與第三類磷酸肌醇3 激酶激酶VPS34 形成超級(jí)復(fù)合物并使其激活產(chǎn)生磷脂酰肌醇形成超級(jí)復(fù)合物并使其激活產(chǎn)生磷脂酰肌醇3 磷酸。磷酸。PI3P可以組裝一些含有可以組裝一些含有PX和和FYVE結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)到結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)到早期自噬泡產(chǎn)生的位置早期自噬泡產(chǎn)生的位置, 促促使自噬前體的形成使自噬前體的形成。ATG6/Beclin-1精選課件Vps34是哺乳動(dòng)物中的第是哺乳動(dòng)物中的第III類類PI3 K。在

20、。在Vps34復(fù)合物中復(fù)合物中, Vps34因結(jié)合因結(jié)合Vps15而被激活而被激活, 并進(jìn)一步結(jié)合并進(jìn)一步結(jié)合Beclin1形成形成Vps34-Vps15-Beclin1復(fù)合體復(fù)合體。功能：功能：自噬發(fā)生時(shí)自噬發(fā)生時(shí), Vps34-Vps15-Beclin和和多種自噬相關(guān)蛋白結(jié)合多種自噬相關(guān)蛋白結(jié)合, 傳遞自噬信號(hào)促進(jìn)自傳遞自噬信號(hào)促進(jìn)自噬發(fā)生。噬發(fā)生。Vps34/PI3K-Beclin1復(fù)合物復(fù)合物1、 如與如與Atg14結(jié)合形成結(jié)合形成Atg14-Vps34-Vps15-Beclin1復(fù)合物參與自噬泡的形成復(fù)合物參與自噬泡的形成; 2、與、與VRAG結(jié)合形成結(jié)合形成VRAG-Vps34-V

21、ps15-Beclin1在自噬泡成熟和運(yùn)輸中起作在自噬泡成熟和運(yùn)輸中起作用。用。3、 促進(jìn)產(chǎn)生磷脂酰肌醇促進(jìn)產(chǎn)生磷脂酰肌醇-3-磷酸磷酸(PI3P), PI3P可以組裝一些含有可以組裝一些含有PX和和FYVE結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)到早期自噬泡產(chǎn)生的位置的蛋白質(zhì)到早期自噬泡產(chǎn)生的位置, 促使自促使自噬前體的形成。噬前體的形成。精選課件自噬的分子機(jī)制自噬的分子機(jī)制vmTORC1：哺乳動(dòng)物的雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1vAtg12/LC3：兩種泛素樣加工系統(tǒng)，包裹自噬底物形成自噬體。vAtg12-Atg5-Atg16L1:與外膜結(jié)合，促進(jìn)伸展vAtg5:決定膜伸展方向vLC3-：自噬體標(biāo)志分子，判斷誘導(dǎo)或抑

22、制vAtg9:嵌膜蛋白來(lái)回循環(huán)移動(dòng)活化該激酶復(fù)合物從而產(chǎn)生自噬分隔膜。vPE:磷脂酰乙醇胺精選課件精選課件Physiological and pathological roles of autophagy精選課件1 1、應(yīng)激功能、應(yīng)激功能 細(xì)胞自噬是細(xì)胞在饑餓條件下的一種存活機(jī)制。細(xì)胞自噬是細(xì)胞在饑餓條件下的一種存活機(jī)制。 在營(yíng)養(yǎng)充足條件下，自噬發(fā)生處于較低水平，僅在胞在營(yíng)養(yǎng)充足條件下，自噬發(fā)生處于較低水平，僅在胞質(zhì)中去除受損和多余的細(xì)胞器以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，稱為質(zhì)中去除受損和多余的細(xì)胞器以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，稱為基本自噬。細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)缺失時(shí)，細(xì)胞立即啟動(dòng)自噬以維持胞質(zhì)基本自噬。細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)缺失時(shí)，

23、細(xì)胞立即啟動(dòng)自噬以維持胞質(zhì)中氨基酸池的平衡，可通過(guò)合成新的蛋白質(zhì)、能量生成和促中氨基酸池的平衡，可通過(guò)合成新的蛋白質(zhì)、能量生成和促進(jìn)糖異生來(lái)避免細(xì)胞進(jìn)糖異生來(lái)避免細(xì)胞“餓死餓死”。自噬的生物學(xué)意義自噬的生物學(xué)意義精選課件2 2、防御功能、防御功能 在細(xì)胞受到致病微生物感染時(shí)，細(xì)胞自噬起在細(xì)胞受到致病微生物感染時(shí)，細(xì)胞自噬起一定的防御作用。一定的防御作用。 某些細(xì)菌和病毒可逃離異噬途徑，避免溶酶體某些細(xì)菌和病毒可逃離異噬途徑，避免溶酶體消化。李斯特菌屬、志賀桿菌屬、立克次體屬等的消化。李斯特菌屬、志賀桿菌屬、立克次體屬等的細(xì)菌可通過(guò)降解異噬體膜逃入細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞能夠通細(xì)菌可通過(guò)降解異噬體膜逃入細(xì)胞

24、質(zhì)。細(xì)胞能夠通過(guò)自噬發(fā)揮先天性免疫作用，抵抗細(xì)菌入侵。結(jié)核過(guò)自噬發(fā)揮先天性免疫作用，抵抗細(xì)菌入侵。結(jié)核桿菌通常定居于異噬體內(nèi)，但可激活自噬途徑被溶桿菌通常定居于異噬體內(nèi)，但可激活自噬途徑被溶酶體酶殺死。酶體酶殺死。 自噬也可以將病毒核酸轉(zhuǎn)運(yùn)至胞內(nèi)感受器上激活自噬也可以將病毒核酸轉(zhuǎn)運(yùn)至胞內(nèi)感受器上激活天然免疫，還可以將病毒抗原遞呈給天然免疫，還可以將病毒抗原遞呈給 類分子類分子激活適應(yīng)性免疫，發(fā)揮抗病毒作用。激活適應(yīng)性免疫，發(fā)揮抗病毒作用。精選課件4 4、延長(zhǎng)壽命、延長(zhǎng)壽命 細(xì)胞自噬可降解損傷的細(xì)胞器、細(xì)胞膜和變性蛋白等胞內(nèi)成細(xì)胞自噬可降解損傷的細(xì)胞器、細(xì)胞膜和變性蛋白等胞內(nèi)成分。分。 如果細(xì)胞

25、自噬受損衰竭，細(xì)胞損傷就會(huì)堆積、累加，產(chǎn)生老如果細(xì)胞自噬受損衰竭，細(xì)胞損傷就會(huì)堆積、累加，產(chǎn)生老化。化。 長(zhǎng)期減少熱量攝入，在一些物種能延長(zhǎng)壽命。長(zhǎng)期減少熱量攝入，在一些物種能延長(zhǎng)壽命。3 3、維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài) 在骨骼機(jī)和心肌，細(xì)胞自噬有特殊的在骨骼機(jī)和心肌，細(xì)胞自噬有特殊的“看家看家”(house keeping)功能，幫助細(xì)胞漿成分，包括線粒體，進(jìn)行更新。功能，幫助細(xì)胞漿成分，包括線粒體，進(jìn)行更新。精選課件自噬樣細(xì)胞死亡（自噬樣細(xì)胞死亡（autophagic cell death，ACD）：）： 在研究自噬與凋亡的關(guān)系時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞死亡前在研究自噬與凋亡的關(guān)系時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞死

26、亡前胞漿中存在大量的自噬體或自噬溶酶體，但這樣的細(xì)胞胞漿中存在大量的自噬體或自噬溶酶體，但這樣的細(xì)胞缺乏凋亡的典型特點(diǎn)，如核固縮（缺乏凋亡的典型特點(diǎn)，如核固縮（pyknosis）, 核破裂、核破裂、細(xì)胞皺縮、沒(méi)有凋亡小體的形成等，被稱為細(xì)胞皺縮、沒(méi)有凋亡小體的形成等，被稱為自噬樣細(xì)胞自噬樣細(xì)胞死亡，死亡，它是一種新的細(xì)胞程序性死亡，為了與凋亡區(qū)別，它是一種新的細(xì)胞程序性死亡，為了與凋亡區(qū)別，被命名為被命名為T(mén)ype II cell death，相應(yīng)的相應(yīng)的，凋亡為凋亡為T(mén)ype I cell death，壞死為壞死為T(mén)ype III cell death。 盡管這樣，但對(duì)于自噬是否是細(xì)胞死亡的

27、直接原因盡管這樣，但對(duì)于自噬是否是細(xì)胞死亡的直接原因目前還存在很大的爭(zhēng)議。到底是自噬引起死亡還是死亡目前還存在很大的爭(zhēng)議。到底是自噬引起死亡還是死亡時(shí)有自噬發(fā)生，但不是直接原因？時(shí)有自噬發(fā)生，但不是直接原因？5 5、參與控制細(xì)胞死亡及癌癥、參與控制細(xì)胞死亡及癌癥精選課件 自噬在腫瘤發(fā)生中的雙重作用，在多種人類腫瘤中自噬在腫瘤發(fā)生中的雙重作用，在多種人類腫瘤中均存在自噬活性的改變。均存在自噬活性的改變。一方面，自噬可抑制腫瘤的發(fā)生一方面，自噬可抑制腫瘤的發(fā)生: 首先，自噬可清除受損細(xì)胞器以避免有害的氧自由首先，自噬可清除受損細(xì)胞器以避免有害的氧自由基蓄積及突變的發(fā)生?；罘e及突變的發(fā)生。 其次，

28、自噬可限制其次，自噬可限制DNA 損傷，維持基因組完整性。損傷，維持基因組完整性。在永生化鼠腎上皮細(xì)胞中自噬活性降低可導(dǎo)致細(xì)胞在永生化鼠腎上皮細(xì)胞中自噬活性降低可導(dǎo)致細(xì)胞DNA 損傷，基因擴(kuò)增，染色體非整倍性，從而增加了致癌性損傷，基因擴(kuò)增，染色體非整倍性，從而增加了致癌性突變率，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生。突變率，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生。 再次，自噬可抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，誘發(fā)凋亡性細(xì)胞死亡。再次，自噬可抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，誘發(fā)凋亡性細(xì)胞死亡。細(xì)胞自噬與腫瘤細(xì)胞自噬與腫瘤精選課件另一方面，另一方面，自噬通過(guò)限制細(xì)胞壞死和炎癥促使腫瘤細(xì)自噬通過(guò)限制細(xì)胞壞死和炎癥促使腫瘤細(xì)胞存活于代謝性應(yīng)激的環(huán)境中，這些腫瘤細(xì)胞所具有胞存活

29、于代謝性應(yīng)激的環(huán)境中，這些腫瘤細(xì)胞所具有的高自噬活性能增強(qiáng)腫瘤對(duì)應(yīng)激的適應(yīng)性，的高自噬活性能增強(qiáng)腫瘤對(duì)應(yīng)激的適應(yīng)性，對(duì)腫瘤細(xì)對(duì)腫瘤細(xì)胞在惡劣環(huán)境中的生存起到了一定的保護(hù)作用胞在惡劣環(huán)境中的生存起到了一定的保護(hù)作用。當(dāng)快。當(dāng)快速生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞缺乏營(yíng)養(yǎng)時(shí)，實(shí)體腫瘤內(nèi)部血供不速生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞缺乏營(yíng)養(yǎng)時(shí)，實(shí)體腫瘤內(nèi)部血供不良，癌細(xì)胞利用自噬機(jī)制對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)缺乏和缺氧，通過(guò)良，癌細(xì)胞利用自噬機(jī)制對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)缺乏和缺氧，通過(guò)降解胞內(nèi)蛋白質(zhì)及細(xì)胞器為腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)降解胞內(nèi)蛋白質(zhì)及細(xì)胞器為腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)及能量，可能利于腫瘤細(xì)胞在低血管化的環(huán)境中生長(zhǎng)。及能量，可能利于腫瘤細(xì)胞在低血管化的環(huán)境中生長(zhǎng)。精選

30、課件自噬檢測(cè)技術(shù)自噬檢測(cè)技術(shù)1 自噬性結(jié)構(gòu)的電鏡下形態(tài)學(xué)觀察自噬性結(jié)構(gòu)的電鏡下形態(tài)學(xué)觀察-電鏡檢測(cè)自噬主要是基于辨認(rèn)自噬體結(jié)構(gòu)電鏡檢測(cè)自噬主要是基于辨認(rèn)自噬體結(jié)構(gòu) 電鏡下可觀察到雙層膜的自噬體和單層膜的自噬溶酶體結(jié)構(gòu),其中包裹著未被完全降解的胞漿成分。初始自噬囊泡(Avi)降解自噬囊泡(AVd)缺點(diǎn)：電鏡觀察僅能證明證明自噬性結(jié)構(gòu)的存在自噬性結(jié)構(gòu)的存在，難以反映自噬活性的強(qiáng)弱。精選課件2 基于自噬體標(biāo)記蛋白基于自噬體標(biāo)記蛋白LC3 的檢測(cè)方法的檢測(cè)方法 微管相關(guān)蛋白微管相關(guān)蛋白1 輕鏈輕鏈3(LC3), LC3-始終穩(wěn)定地保留在自始終穩(wěn)定地保留在自噬體膜上直到與溶酶體融合，因此被用來(lái)作為自噬體

31、噬體膜上直到與溶酶體融合，因此被用來(lái)作為自噬體的標(biāo)記，的標(biāo)記， 2.1 通過(guò)構(gòu)建綠色熒光蛋白通過(guò)構(gòu)建綠色熒光蛋白(GFP)和和LC3的融合蛋白的融合蛋白,通過(guò)熒通過(guò)熒光顯微鏡就可觀察光顯微鏡就可觀察LC3在細(xì)胞中的定位。在細(xì)胞中的定位。 通過(guò)免疫熒光的方法檢通過(guò)免疫熒光的方法檢測(cè)內(nèi)源性測(cè)內(nèi)源性LC3或轉(zhuǎn)染或轉(zhuǎn)染GFP-LC3 融合蛋白的表達(dá)，自融合蛋白的表達(dá)，自噬誘導(dǎo)后的細(xì)胞表現(xiàn)為點(diǎn)噬誘導(dǎo)后的細(xì)胞表現(xiàn)為點(diǎn)狀聚集增理論上，觀察狀聚集增理論上，觀察到的點(diǎn)狀聚集的數(shù)目即為到的點(diǎn)狀聚集的數(shù)目即為自噬體的數(shù)量，根據(jù)點(diǎn)狀自噬體的數(shù)量，根據(jù)點(diǎn)狀聚集的密集程度可以判斷聚集的密集程度可以判斷細(xì)胞自噬的情況。細(xì)胞

32、自噬的情況?？梢詮目傮w上大致反映自噬的增加或減少可以從總體上大致反映自噬的增加或減少精選課件 除了熒光顯微鏡觀察除了熒光顯微鏡觀察LC3外外,LC3還是生化方法檢測(cè)自噬還是生化方法檢測(cè)自噬體的有利工具。內(nèi)源性體的有利工具。內(nèi)源性LC3-II的量在某種程度上可反映細(xì)胞自的量在某種程度上可反映細(xì)胞自噬活性。因此噬活性。因此,通過(guò)免疫印記方法檢測(cè)通過(guò)免疫印記方法檢測(cè)LC3-II信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)對(duì)信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞自噬活性進(jìn)行定量檢測(cè)。哺乳動(dòng)物細(xì)胞自噬活性進(jìn)行定量檢測(cè)。 2.2 LC3-的水平在某種程度上反映了自噬體的多少的水平在某種程度上反映了自噬體的多少ControlStarvation精選課

33、件X depletion promotes autophagy Si-XcontrolStarvation LC3p62-actinStarvation+-X Know downMock XNutrientLC3精選課件 GFP-LC3 切割切割LC3 連同自噬體內(nèi)膜和內(nèi)容物一起被溶酶連同自噬體內(nèi)膜和內(nèi)容物一起被溶酶體降解，但體降解，但GFP 在溶酶體中僅表現(xiàn)熒光信號(hào)猝滅，在溶酶體中僅表現(xiàn)熒光信號(hào)猝滅，GFP 本身本身并不被降解，在自噬性溶酶體降解后會(huì)釋放出游離的并不被降解，在自噬性溶酶體降解后會(huì)釋放出游離的GFP有鑒于此，通過(guò)免疫印跡的方法有鑒于此，通過(guò)免疫印跡的方法檢測(cè)游離檢測(cè)游離GFP

34、蛋白的蛋白的出現(xiàn)即意味著自噬性降解的發(fā)生出現(xiàn)即意味著自噬性降解的發(fā)生。GFP2.3 GFP-LC3剪切分析剪切分析精選課件3 基于自噬性降解的檢測(cè)基于自噬性降解的檢測(cè) “自噬潮自噬潮”分析分析 自噬潮是一個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)的概念，涵蓋了自噬體的形成、自自噬潮是一個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)的概念，涵蓋了自噬體的形成、自噬性底物向溶酶體的運(yùn)送以及在溶酶體內(nèi)降解的整個(gè)過(guò)程。噬性底物向溶酶體的運(yùn)送以及在溶酶體內(nèi)降解的整個(gè)過(guò)程。3.1 長(zhǎng)壽命蛋白降解長(zhǎng)壽命蛋白降解 根據(jù)自噬機(jī)制主要負(fù)責(zé)降解長(zhǎng)壽命蛋白的特性，先讓細(xì)胞在根據(jù)自噬機(jī)制主要負(fù)責(zé)降解長(zhǎng)壽命蛋白的特性，先讓細(xì)胞在含有同位素標(biāo)記氨基酸的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)一段時(shí)間含有同位素標(biāo)記氨基

35、酸的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)一段時(shí)間(數(shù)小時(shí)至數(shù)天數(shù)小時(shí)至數(shù)天)，細(xì)胞在此期間合成的蛋白質(zhì)都將被同位素標(biāo)記，然后換成不含細(xì)胞在此期間合成的蛋白質(zhì)都將被同位素標(biāo)記，然后換成不含同位素的培養(yǎng)基，讓一些被標(biāo)記的短壽命蛋白通過(guò)蛋白酶體途同位素的培養(yǎng)基，讓一些被標(biāo)記的短壽命蛋白通過(guò)蛋白酶體途徑降解徑降解 在自噬誘導(dǎo)后，通過(guò)檢測(cè)培養(yǎng)上清中釋放的自噬性降解產(chǎn)在自噬誘導(dǎo)后，通過(guò)檢測(cè)培養(yǎng)上清中釋放的自噬性降解產(chǎn)物的放射性活度即可反映細(xì)胞自噬性降解的能力。物的放射性活度即可反映細(xì)胞自噬性降解的能力。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：較單純自噬體檢測(cè)更能反映自噬活性，較單純自噬體檢測(cè)更能反映自噬活性， “自噬潮自噬潮”分析是反映自噬活性的可靠指標(biāo)分

36、析是反映自噬活性的可靠指標(biāo)。精選課件 自噬誘導(dǎo)后，融合表達(dá)自噬誘導(dǎo)后，融合表達(dá)GFP-LC3 蛋白錨定于自噬體膜上并蛋白錨定于自噬體膜上并與自噬體一起與溶酶體融合，溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境可以導(dǎo)致與自噬體一起與溶酶體融合，溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境可以導(dǎo)致GFP 熒光信號(hào)的猝滅，紅色熒光蛋白熒光信號(hào)的猝滅，紅色熒光蛋白R(shí)FP 對(duì)酸性環(huán)境具有很好的耐受對(duì)酸性環(huán)境具有很好的耐受性借助于兩種熒光蛋白的這種差異，通過(guò)構(gòu)建性借助于兩種熒光蛋白的這種差異，通過(guò)構(gòu)建RFP-GFP-LC3 串聯(lián)體串聯(lián)體，在自噬誘導(dǎo)后，可以觀察到自噬體和自噬溶酶體分別成，在自噬誘導(dǎo)后，可以觀察到自噬體和自噬溶酶體分別成黃色和紅色標(biāo)記，如果自噬潮增加，兩種顏色的點(diǎn)狀聚集均增。黃色和紅色標(biāo)記，如果自噬潮增加，兩種顏色的點(diǎn)狀聚集均增。如果自噬體向自噬溶酶體成熟步驟受阻，黃色點(diǎn)狀聚集增加，紅如果自噬體向自噬溶酶體成熟步驟受阻，黃色點(diǎn)狀聚集增加，紅色不增加色不增加優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了自噬體向溶酶體轉(zhuǎn)化步驟的監(jiān)控。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)